Life Science

MOAB: Mini-Bioreattore a perfusione Otticamente Accessibile

Manuela Raimondi - Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica "Giulio Natta"

Il MOAB è un innovativo bioreattore modulare a perfusione, sviluppato per superare i limiti dei dispositivi già presenti sul mercato.
Ad oggi, i bioreattori a perfusione, comunemente utilizzati per fornire modelli di crescita cellulare nel settore farmaceutico e dell’ingegneria tissutale, non permettono di condurre test non invasivi (ad eccezione dell’osservazione al microscopio ottico). “Il MOAB è l’evoluzione dei bioreattori a perfusione fino ad ora conosciuti” (Prof. Manuela Raimondi, uno degli inventori e Professore Associato al DIPARTIMENTO DI CHIMICA, MATERIALI E INGENIERICA CHIMICA “GIULIO NATTA”, DCMIC)
Le caratteristiche tecnologiche alla base del MOAB sono:

  1. migliore accessibilità ottica: il dispositivo permette una visione tridimensionale dei tessuti in coltura (fino a 40X), utilizzando un microscopio rovesciato standard a fluorescenza. Infatti, nel MOAB, vengono impiegati solo materiali otticamente accessibili, come vetro e polistirene trasparente. Inoltre, lo spessore dei diversi componenti del bioreattore (0,1 mm) e dello scaffold (0,4 mm) è stato appositamente calcolato per aumentare la qualità delle immagini e per osservare i diversi strati delle colture cellulari, permettendo così di eseguire analisi multiple durante l’intero periodo di coltura, senza interrompere la crescita cellulare.
  2. possibilità di coltivare simultaneamente fino a tre campioni indipendenti l’uno dagli altri. Infatti, il bioreattore è stato progettato per ospitare tre differenti camere: ogni camera può essere facilmente aperta e chiusa in modo indipendente diverse volte, pur mantenendo la sterilità della coltura, e può ospitare un differente modello culturale (in scaffold, in idrogel, colture monostrato o pezzi di tessuto biologico espiantato), in base al protocollo sperimentale. Le camere sono perfuse attraverso tre canali microfluidici indipendenti, che possono essere collegati sia ad una singola pompa (a siringa), al fine di fornire la stessa portata alle tre camere, sia a diverse pompe. Inoltre, i canali possono essere collegati con un bypass per permette colture sequenziali.
  3. Semplicità di utilizzo del dispositivo: supporti magnetici (che non sono in contatto con le cellule) sono stati progettati per chiudere ermeticamente le camere di coltura e per essere facilmente assemblati in condizioni di sterilità. Questa caratteristica innovativa consente una perfusione, all’interno del bioreattore, con una pressione significativamente superiore rispetto alle condizioni sperimentali standard, senza avere la minima perdita. Inoltre, i supporti magnetici sono progettati per adattarsi perfettamente alle analisi al microscopio, migliorare l’accessibilità e la qualità ottica immaginare.

Fig.1 Schematizzazione della struttura del MOAB

Grazie a queste caratteristiche, il MOAB può essere considerato un bioreattore 4D (la 4a dimensione è rappresentata dal tempo) per colture cellulari a lungo termine” (Prof. Raimondi). Il bioreattore è stato ampiamente validato utilizzando diversi tipi cellulari tra cui linee cellulari umane immortali, cellule staminali mesenchimali e cellule simili a neuroni umani. Il MOAB è un dispositivo a basso costo, ottimizzato per la fabbricazione in serie con stampaggio a iniezione, può essere sterilizzato e venduto per prove monouso.