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Meccanica cellulare

Da qualche decennio la comunità scientifica ha dimostrato l’esistenza di una stretta connessione tra struttura cellulare, proprietà meccaniche, funzioni biologiche e stato di salute/malattia delle cellule. La branca della ricerca scientifica che si occupa, attraverso la combinazione di approcci teorici, sperimentali e computazionali, di (1) fornire una descrizione veritiera del comportamento meccanico delle cellule e (2) descrivere il ruolo che le forze fisiche provenienti dal microambiente cellulare giocano nella regolazione delle loro funzioni, è la meccanobiologia.

Inserendosi in questo filone di ricerca, il Gruppo di Meccanica Cellulare (GMC) sta contribuendo a costruire una conoscenza dei meccanismi che regolano l’interazione dinamica tra le proprietà fisico-meccaniche della cellula e quelle del suo microambiente.

GMC, sotto la guida del prof. Paolo A. Netti, ha sviluppato e messo a punto tecniche sperimentali per la determinazione: (1) delle proprietà meccaniche di campioni cellulari su scala subcellulare (microreologia passiva basata sul tracciamento di sonde nanometriche, V. Panzetta; microscopio a forza atomica, M. Ventre e V. Panzetta) e cellulare (compressione viscoelastica di cellule in piattaforme microfluidiche, D. Dannhauser; sistemi di deformazione biassiale di membrane elastomeriche, V. Panzetta), e (2) delle forze generate dalle cellule su substrati cedevoli (traction force microscopy, M. Ventre e V. Panzetta).

GMC ha anche chiarito alcuni dei meccanismi attraverso i quali, operando sui segnali biofisici e biochimici del microambiente cellulare, è possibile controllare le proprietà meccaniche delle cellule e attivare specifici processi di trasduzione molecolare di questi segnali.

Infine, GMC ha rivelato che modifiche nell’elasticità cellulare o dei tessuti biologici sono generalmente causa o indicatori di diverse patologie e che, ad esempio, le cellule tumorali presentano proprietà meccaniche significativamente ridotte rispetto a quelle sane. Le proprietà meccaniche delle cellule e del loro microambiente possono, quindi, costituire un nuovo e prezioso bio-marker per numerose patologie, e un potenziale strumento di diagnosi anche per le patologie tumorali.

Laboratori presenti:

Biomateriali

Ingegneria Cellulare e Molecolare

Microscopia

Principali apparecchiature disponibili:

  • Incubatori
  • Microscopio confocale
  • Microscopio a fluorescenza dotato di camera CMOS per acquisizioni ad alta velocità, stage motorizzato e incubatore per live-imaging
  • RT-PCR
  • Cappe biologiche
  • Bioreattori idrodinamici
  • Stampanti 3D
  • Micromilling

Pubblicazioni più rilevanti:

Principali progetti di ricerca finanziati:

  1. Tumor Mechanoscore as a Tool for Novel Mechano-diagnostic and Mechanotherapy Approaches, 2022-2023, Progetto Star Plus – bando 2020 Linea 1 EPIG, Ateneo Federico II insieme alla Fondazione Compagnia di San Paolo

Settore/i ERC (European Research Cuncil):

  1. PE11_1
    Engineering of biomaterials, biomimetic, bioinspired and bio-enabled materials
  2. PE8_13
    Industrial bioengineering
  3. LS1_7
    Molecular biophysics, biomechanics, bioenergetics
  4. LS3_7
  5. Mechanobiology of cells, tissues and organs

Parole chiave:

Meccanica Cellulare
Meccanobiologia
Segnali biofisici
Meccanotrasduzione
Microambiente meccanico
Fenotipo meccanico

Docenti e ricercatori:

David Dannhauser

Paolo Antonio Netti

Valeria Panzetta

Maurizio Ventre

Assegnisti di Ricerca e Dottorandi:

  1. Mariaisabella Maremonti – assegnista di ricerca
  2. Stefania Saporito – dottoranda 35° ciclo
  3. Francesca Mauro – dottoranda 35° ciclo
  4. Luigi Crimaldi – dottorando 36° ciclo
  5. Crescenzo Frascogna – dottorando 37° ciclo

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