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TEDGlobal 2013

Molly Stevens: A new way to grow bone

Molly Stevens: Un nuovo modo per far crescere l'osso

Filmed:
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Di cosa abbiamo bisogno per far ricrescere grandi quantità d'osso? La tipica rigenerazione ossea, per la quale il tessuto osseo è prelevato dall'anca del paziente e trapiantato nella zona danneggiata, è molto limitata e può causare dolore dopo qualche anno dall'operazione. Nel suo discorso, Molly Stevens introduce un nuovo uso delle cellule staminali, che sfrutta l'innata abilità dell'osso di rigenerarsi e produce grandi quantità di tessuto osseo senza causare dolore.

- Biomaterials researcher
Molly Stevens studies and creates new biomaterials that could be used to detect disease and repair bones and human tissue. Full bio

As humansgli esseri umani, it's in our naturenatura
In quanto esseri umani,
è nella nostra natura
00:12
to want to improveMigliorare our healthSalute
and minimizeminimizzare our sufferingsofferenza.
voler migliorare la propria salute
riducendo al minimo il dolore.
00:14
WhateverVabbè life throwsgetta at us,
In qualsiasi cosa ci si imbatta nella vita,
00:17
whetherse it's cancercancro, diabetesdiabete, heartcuore diseasemalattia,
che sia cancro, diabete,
malattie cardiache,
00:19
or even brokenrotto bonesossatura, we want to try and get better.
o anche fratture ossee,
vogliamo provare a stare meglio.
00:21
Now I'm headcapo of a biomaterialsbiomateriali lablaboratorio,
Sono a capo di un laboratorio di biomateria,
00:24
and I'm really fascinatedaffascinato by the way that humansgli esseri umani
sono attratta dal modo in cui gli uomini
00:27
have used materialsmateriale in really creativecreativo waysmodi
hanno utilizzato nel corso del tempo la materia
00:30
in the bodycorpo over time.
in maniera altamente creativa.
00:32
Take, for exampleesempio, this beautifulbellissimo blueblu nacremadreperla shellconchiglia.
Prendiamo, per esempio,
questo guscio di madreperla blu.
00:35
This was actuallyin realtà used by the MayansMayans
Era usato dai Maya
00:38
as an artificialartificiale toothdente replacementsostituzione.
come rimpiazzo artificiale per i denti.
00:40
We're not quiteabbastanza sure why they did it.
Non sappiamo bene perché lo facessero.
00:44
It's harddifficile. It's durabledurevole.
È duro. Resistente.
00:45
But it alsoanche had other very nicesimpatico propertiesproprietà.
Ma aveva anche altre proprietà utili.
00:48
In factfatto, when they put it into the jawboneosso mascellare,
Quando veniva inserito nell'osso della mascella,
00:52
it could integrateintegrare into the jawmascella,
poteva integrarsi con la mascella
00:54
and we know now with very sophisticatedsofisticato
e adesso con sofisticate tecnologie di radiologia
00:57
imagingdi imaging technologiestecnologie
sappiamo che
00:59
that partparte of that integrationintegrazione comesviene from the factfatto
parte di quella integrazione sta nel fatto
01:01
that this materialMateriale is designedprogettato
che il materiale è concepito
01:03
in a very specificspecifica way, has a beautifulbellissimo chemistrychimica,
in maniera molto precisa,
ha una bellissima composizione,
01:05
has a beautifulbellissimo architecturearchitettura.
una bellissima architettura.
01:08
And I think in manymolti waysmodi we can sortordinare of think
E credo che in diversi modi
possiamo considerare
01:10
of the use of the blueblu nacremadreperla shellconchiglia and the MayansMayans
l'uso della madreperla blu
da parte dei Maya
01:12
as the first realvero applicationapplicazione
come la prima vera applicazione
01:15
of the bluetoothBluetooth technologytecnologia.
della tecnologia bluetooth.
01:16
(LaughterRisate)
(Risate)
01:19
But if we movemossa on and think throughoutper tutto historystoria
Se andando avanti pensiamo a come
01:20
how people have used differentdiverso
materialsmateriale in the bodycorpo,
nel corso della storia l'uomo
ha impiegato varie sostanze nel corpo.
01:25
very oftenspesso it's been physiciansmedici
Il più delle volte si è trattato solo di fisici
01:28
that have been quiteabbastanza creativecreativo.
molto creativi.
01:29
They'veHanno takenprese things off the shelfmensola.
Hanno solo usato ciò che avevano a disposizione.
01:31
One of my favoritefavorito examplesesempi
Uno dei miei esempi preferiti
01:33
is that of SirSir HaroldHarold RidleyRidley,
è quello di Sir Harold Ridley,
01:35
who was a famousfamoso ophthalmologistOculista,
un famoso oftalmologo,
01:38
or at leastmeno becamedivenne a famousfamoso ophthalmologistOculista.
o almeno lo divenne.
01:40
And duringdurante WorldMondo WarGuerra IIII, what he would see
Durante la Seconda Guerra Mondiale,
01:42
would be pilotspiloti comingvenuta back from theirloro missionsmissioni,
era solito visitare piloti di ritorno dalle missioni,
01:44
and he noticedsi accorse that withinentro theirloro eyesocchi
e notava che nei loro occhi
01:47
they had shardscocci of smallpiccolo bitsbit of materialMateriale
c'erano piccoli frammenti
di una qualche sostanza,
01:49
lodgedpresentata withinentro the eyeocchio,
incastrati all'interno.
01:52
but the very interestinginteressante thing about it
Di tutto ciò, però, la cosa interessante
01:53
was that materialMateriale, actuallyin realtà, wasn'tnon era causingcausando
era che la sostanza non causava
01:55
any inflammatoryinfiammatorie responserisposta.
alcuna infiammazione.
01:57
So he lookedguardato into this, and he figuredfigurato out
Così indagò, e scoprì
01:59
that actuallyin realtà that materialMateriale was little shardscocci of plasticplastica
che quei frammenti di materia erano plastica
02:02
that were comingvenuta from the canopybaldacchino of the SpitfiresSpitfire.
proveniente dal tettuccio dei bombardieri.
02:04
And this led him to proposeproporre that materialMateriale
Questo lo portò a proporre quella sostanza
02:07
as a newnuovo materialMateriale for intraocularintraoculare lenseslenti.
come nuovo materiale per le lenti intraoculari.
02:10
It's calledchiamato PMMAPMMA, and it's now used
È noto come PMMA,
ed è usato attualmente
02:12
in millionsmilioni of people everyogni yearanno
ogni anno da milioni di persone
02:14
and helpsaiuta in preventingprevenzione cataractscataratte.
e aiuta a prevenire la cataratta.
02:16
And that exampleesempio, I think, is a really nicesimpatico one,
E quell'esempio, credo, è proprio adatto,
02:19
because it helpsaiuta remindricordare us that in the earlypresto daysgiorni,
perché ci ricorda che in passato
02:21
people oftenspesso chosescelto materialsmateriale
l'uomo sceglieva queste sostanze
02:24
because they were bioinertbioinerte.
perché erano bio-inerti.
02:26
TheirLoro very purposescopo was to
performeseguire a mechanicalmeccanico functionfunzione.
Il loro scopo era svolgere
una funzione meccanica.
02:28
You'dSi farebbe put them in the bodycorpo
Potevano essere inserite nel corpo
02:31
and you wouldn'tno get an adversenegativi responserisposta.
senza avere alcun rigetto.
02:33
And what I want to showmostrare you is that
Quello che voglio dimostrarvi è
02:35
in regenerativerigenerativa medicinemedicina,
che nella medicina rigenerativa
02:36
we'venoi abbiamo really shiftedspostato away from that ideaidea
ci siamo davvero allontanati dall'idea
02:38
of takingpresa a bioinertbioinerte materialMateriale.
di assumere una sostanza bio-inerte.
02:40
We're actuallyin realtà activelyattivamente looking for materialsmateriale
Siamo alla ricerca di sostanze
che siano bioattive,
02:41
that will be bioactivebioattivi, that will interactinteragire with the bodycorpo,
che interagiscano con il corpo,
02:44
and that furthermoreinoltre we can put in the bodycorpo,
e che una volta inserite nell'organismo,
02:47
they'llfaranno have theirloro functionfunzione,
facciano il proprio dovere,
02:49
and then they'llfaranno dissolvesciogliere away over time.
e si dissolvano con il passar del tempo.
02:51
If we look at this schematicschematico,
Se osserviamo questo schema,
02:55
this is showingmostrando you what we think of
vi dimostra cosa intendiamo
02:57
as the typicaltipico tissue-engineeringIngegneria dei tessuti approachapproccio.
per approccio tipico di ingegneria tissutale.
02:59
We have cellscellule there, typicallytipicamente from the patientpaziente.
Ci sono delle cellule, di solito del paziente.
03:01
We can put those ontosu a materialMateriale,
Possiamo scegliere di aggiungerle
a una sostanza,
03:04
and we can make that materialMateriale
very complexcomplesso if we want to,
e possiamo rendere quella sostanza
molto complessa se vogliamo,
03:05
and we can then growcrescere that up in the lablaboratorio
possiamo farla crescere in laboratorio
03:08
or we can put it straightdritto back into the patientpaziente.
o iniettarla direttamente nel paziente.
03:10
And this is an approachapproccio that's
used all over the worldmondo,
Questa è una prassi in uso in tutto il mondo,
03:13
includingCompreso in our lablaboratorio.
incluso il nostro laboratorio.
03:15
But one of the things that's really importantimportante
Ma uno degli aspetti più importanti
03:19
when we're thinkingpensiero about stemstelo cellscellule
quando pensiamo alle cellule staminali
03:21
is that obviouslyovviamente stemstelo cellscellule
can be manymolti differentdiverso things,
è che queste cellule
possono essere tante cose,
03:23
and they want to be manymolti differentdiverso things,
vogliono essere tante cose,
03:26
and so we want to make sure that the environmentambiente
e noi vogliamo essere sicuri che l'ambiente
03:28
we put them into has enoughabbastanza informationinformazione
nel quale le immettiamo
abbia sufficienti informazioni
03:29
so that they can becomediventare the right sortordinare
da permettere che diventino il giusto tipo
03:32
of specialistspecialista tissuefazzoletto di carta.
di tessuto specifico.
03:34
And if we think about the differentdiverso typestipi of tissuestessuti
E se pensiamo ai diversi tipi di tessuti
03:36
that people are looking at regeneratingrigenerante
che si cerca di rigenerare
03:40
all over the worldmondo, in all the
differentdiverso labslaboratori in the worldmondo,
in tutto il mondo,
in tutti i laboratori del mondo,
03:42
there's prettybella much everyogni tissuefazzoletto di carta you can think of.
ci sono tutti i tessuti possibili e immaginabili.
03:44
And actuallyin realtà, the structurestruttura of those tissuestessuti
Tuttavia, la struttura di tali tessuti
03:47
is quiteabbastanza differentdiverso, and it's going to really dependdipendere
è diversa, e tutto dipende per davvero
03:48
on whetherse your patientpaziente has any underlyingsottostanti diseasemalattia,
dalla possibilità che il paziente abbia malattie congenite,
03:51
other conditionscondizioni, in termscondizioni of how
da altri fattori, in termini di come
03:53
you're going to regeneraterigenerare your tissuefazzoletto di carta,
si andranno a rigenerare i tessuti,
03:56
and you're going to need to think about the materialsmateriale
si andranno a scegliere le sostanze,
03:58
you're going to use really carefullyaccuratamente,
a usare con cautela
04:00
theirloro biochemistrybiochimica, theirloro mechanicsmeccanica,
la loro biochimica, le loro funzioni,
04:02
and manymolti other propertiesproprietà as well.
e altre proprietà.
04:04
Our tissuestessuti all have very
differentdiverso abilitiesabilità to regeneraterigenerare,
I nostri tessuti hanno tutti abilità
di rigenerazione piuttosto diverse,
04:08
and here we see poorpovero PrometheusPrometeo,
qui vediamo il povero Prometeo,
04:11
who madefatto a ratherpiuttosto trickydifficile careercarriera choicescelta
che fece una scelta alquanto azzardata
04:13
and was punishedpunito by the GreekGreco godsdi Dio.
e fu punito dalle divinità greche.
04:16
He was tiedlegato to a rockroccia, and an eagleaquila would come
Fu incatenato a una roccia
e ogni giorno un'aquila
04:19
everyogni day to eatmangiare his liverfegato.
veniva a mangiargli il fegato.
04:21
But of coursecorso his liverfegato would regeneraterigenerare everyogni day,
Ovviamente il fegato
gli si rigenerava ogni giorno,
04:23
and so day after day he was punishedpunito
e così giorno dopo giorno fu punito
04:25
for eternityeternità by the godsdi Dio.
dagli dei per l'eternità.
04:27
And liverfegato will regeneraterigenerare in this very nicesimpatico way,
Il fegato potrà pur rigenerarsi,
04:33
but actuallyin realtà if we think of other tissuestessuti,
ma se pensiamo ad altri tessuti,
04:37
like cartilagecartilagine, for exampleesempio,
come la cartilagine, per esempio,
04:39
even the simplestpiù semplice nicktacca and you're going to find it
basta anche un semplicissimo taglietto,
e vedrete
04:40
really difficultdifficile to regeneraterigenerare your cartilagecartilagine.
quanto è difficile far rigenerare la cartilagine.
04:42
So it's going to be very differentdiverso from tissuefazzoletto di carta to tissuefazzoletto di carta.
Cambia tutto da tessuto a tessuto.
04:45
Now, boneosso is somewhereda qualche parte in betweenfra,
L'osso è qualcosa nel mezzo,
04:48
and this is one of the tissuestessuti
that we work on a lot in our lablaboratorio.
ed è uno dei tessuti su cui abbiamo lavorato
tanto nel nostro laboratorio.
04:51
And boneosso is actuallyin realtà quiteabbastanza good at repairingriparazione.
L'osso è davvero bravo a ripararsi.
04:54
It has to be. We'veAbbiamo probablyprobabilmente all had fracturesfratture
Deve esserlo.
Abbiamo avuto tutti delle fratture
04:56
at some pointpunto or other.
a un certo punto.
04:58
And one of the waysmodi that you can think
E uno dei modi in cui si possa pensare
04:59
about repairingriparazione your fracturefrattura
di riparare una frattura
05:02
is this procedureprocedura here, calledchiamato
an iliaciliaca crestcresta harvestraccolto.
è questa procedura, chiamata
prelievo di cresta iliaca.
05:03
And what the surgeonchirurgo mightpotrebbe do
Tutto ciò che il chirurgo deve fare
05:06
is take some boneosso from your iliaciliaca crestcresta,
è prelevare parte dell'osso dalla cresta iliaca,
05:08
whichquale is just here,
che è proprio qui,
05:11
and then transplanttrapianto that
somewhereda qualche parte elsealtro in the bodycorpo.
e trapiantarlo altrove nel corpo.
05:12
And it actuallyin realtà workslavori really well,
Funziona davvero,
05:15
because it's your ownproprio boneosso,
perché è il vostro osso,
05:16
and it's well vascularizedvascularized,
ed è ben vascolarizzato,
05:18
whichquale meanssi intende it's got a really good bloodsangue supplyfornitura.
il che significa
che ha un gran bel rifornimento di sangue.
05:19
But the problemproblema is, there's
only so much you can take,
Ma il problema è:
se ne può prendere così poco,
05:22
and alsoanche when you do that operationoperazione,
e quando viene fatta l'operazione,
05:24
your patientspazienti mightpotrebbe actuallyin realtà have significantsignificativo paindolore
il paziente potrebbe accusare molto dolore
05:27
in that defectdifetto siteluogo even two
yearsanni after the operationoperazione.
nella zona accidentata anche a due anni
dall'operazione.
05:30
So what we were thinkingpensiero is,
Dunque, ciò che abbiamo pensato è:
05:33
there's a tremendousenorme need
for boneosso repairriparazione, of coursecorso,
c'è un tremendo bisogno
di riparazione ossea, certo,
05:35
but this iliaciliaca crest-typecresta-tipo approachapproccio
ma quello della cresta iliaca è un approccio
05:38
really has a lot of limitationslimitazioni to it,
che ha molte limitazioni,
05:41
and could we perhapsForse recreatericreare
e potremmo forse ricreare
05:43
the generationgenerazione of boneosso withinentro the bodycorpo
la genetica dell'osso all'interno del corpo
05:45
on demandrichiesta and then be ablecapace to transplanttrapianto it
su comando, e poi trapiantarlo
05:47
withoutsenza these very, very painfuldoloroso aftereffectsAfterEffects
senza questi dolorosissimi effetti collaterali
05:51
that you would have with the iliaciliaca crestcresta harvestraccolto?
che si avrebbero
con il prelievo dalla cresta iliaca?
05:56
And so this is what we did, and the way we did it
Questo è ciò che abbiamo fatto; e lo abbiamo fatto
05:59
was by comingvenuta back to this typicaltipico tissue-engineeringIngegneria dei tessuti approachapproccio
ritornando all'approccio tipico
di ingegneria tissutale
06:02
but actuallyin realtà thinkingpensiero about it ratherpiuttosto differentlydiversamente.
ma ripensata in maniera completamente diversa.
06:05
And we simplifiedsemplificato it a lot,
L'abbiamo semplificata di molto,
06:08
so we got ridliberare of a lot of these stepspassaggi.
e ci siamo sbarazzati di tanti passaggi.
06:10
We got ridliberare of the need to
harvestraccolto cellscellule from the patientpaziente,
Possiamo fare a meno di cellule
prelevate dal paziente,
06:12
we got ridliberare of the need to put
in really fancyfantasia chemistriesprodotti chimici per,
di iniettare sostanze chimiche curiose,
06:14
and we got ridliberare of the need
e del bisogno di coltivare
06:17
to culturecultura these scaffoldsPonteggi in the lablaboratorio.
queste strutture in laboratorio.
06:19
And what we really focusedfocalizzata on
Quello su cui ci siamo molto concentrati
06:21
was our materialMateriale systemsistema and makingfabbricazione it quiteabbastanza simplesemplice,
è stato il sistema di sostanze,
renderlo più semplice,
06:24
but because we used it in a really cleverintelligente way,
ma poiché lo abbiamo usato
in maniera intelligente,
06:27
we were ablecapace to generatecreare enormousenorme amountsquantità of boneosso
siamo riusciti a creare un'enorme quantità di ossa
06:30
usingutilizzando this approachapproccio.
usando questo approccio.
06:32
So we were usingutilizzando the bodycorpo
Usavamo il corpo
06:34
as really the catalystcatalizzatore to help us
come catalizzatore
06:36
to make lots of newnuovo boneosso.
per creare nuovo tessuto osseo.
06:38
And it's an approachapproccio that we call
È un approccio che chiamiamo
06:40
the in vivovivo bioreactorbioreattore, and we were ablecapace to make
'bioreattore in vivo',
e siamo riusciti a creare
06:42
enormousenorme amountsquantità of boneosso usingutilizzando this approachapproccio.
notevole quantità di tessuto osseo
in questo modo.
06:45
And I'll talk you throughattraverso this.
Ve ne parlerò attraverso questo schema.
06:47
So what we do is,
Quel che facciamo è:
06:49
in humansgli esseri umani, we all have a layerstrato of stemstelo cellscellule
negli uomini abbiamo tutti uno strato
di cellule staminali
06:51
on the outsideal di fuori of our long bonesossatura.
sul lato esterno delle ossa lunghe.
06:53
That layerstrato is calledchiamato the periosteumperiostio.
Si tratta del periosteo.
06:55
And that layerstrato is actuallyin realtà normallynormalmente
Quello strato è normalmente
06:57
very, very tightlystrettamente boundlimite to the underlyingsottostanti boneosso,
strettamente legato all'osso sottostante,
06:59
and it's got stemstelo cellscellule in it.
e contiene cellule staminali.
07:02
Those stemstelo cellscellule are really importantimportante
Quelle cellule sono molto importanti
07:03
in the embryoembrione when it developssviluppa,
nell'embrione per il suo sviluppo,
07:05
and they alsoanche sortordinare of wakesvegliare up if you have a fracturefrattura
e si "svegliano" se c'è una frattura
07:07
to help you with repairingriparazione the boneosso.
per aiutare a riparare il tessuto osseo.
07:09
So we take that periosteumperiostio layerstrato
Dunque, prendendo lo strato di periosteo
07:12
and we developedsviluppato a way to injectiniettare underneathsotto it
abbiamo sviluppato
un modo per iniettare al di sotto
07:14
a liquidliquido that then, withinentro 30 secondssecondi,
un liquido che, entro i 30 secondi,
07:17
would turnturno into quiteabbastanza a rigidrigida gelgel
diventa un gel semi solido
07:20
and can actuallyin realtà liftsollevamento the
periosteumperiostio away from the boneosso.
e fa sì che il peiosteo si sollevi dall'osso.
07:21
So it createscrea, in essenceessenza, an artificialartificiale cavitycavità
Così si crea, in pratica, una cavità artificiale
07:25
that is right nextIl prossimo to bothentrambi the boneosso
proprio tra l'osso
07:28
but alsoanche this really richricco layerstrato of stemstelo cellscellule.
e il ricco strato di cellule staminali.
07:32
And we go in throughattraverso a pinholeforo stenopeico incisionIncisione
Procediamo con una incisione a foro
07:36
so that no other cellscellule from the bodycorpo can get in,
così da non lasciar entrare altre cellule,
07:37
and what happensaccade is that that
artificialartificiale in vivovivo bioreactorbioreattore cavitycavità
e accade che la cavità artificiale
del bioreattore in vivo
07:40
can then leadcondurre to the proliferationproliferazione of these stemstelo cellscellule,
può portare alla proliferazione
di queste cellule staminali
07:45
and they can formmodulo lots of newnuovo tissuefazzoletto di carta,
che formeranno nuovo tessuto,
07:48
and then over time, you can harvestraccolto that tissuefazzoletto di carta
e nel tempo, si può prelevare il tessuto
07:50
and use it elsewherealtrove in the bodycorpo.
e impiegarlo altrove nel corpo.
07:52
This is a histologyistologia slidediapositiva
Questa è un'immagine raffigurante
07:55
of what we see when we do that,
ciò che vediamo
quando svolgiamo quel procedimento,
07:57
and essentiallyessenzialmente what we see
e ciò che vediamo
07:59
is very largegrande amountsquantità of boneosso.
è una grande quantità di osso.
08:02
So in this pictureimmagine, you can see the middlein mezzo of the leggamba,
In figura vediamo il centro della gamba,
08:03
so the boneosso marrowmidollo osseo,
il midollo osseo,
08:06
then you can see the originaloriginale boneosso,
poi l'osso originale,
08:07
and you can see where that originaloriginale boneosso finishesfiniture,
riuscite a vedere
quando l'osso originale termina,
08:09
and just to the left of that is the newnuovo boneosso
e proprio sulla sinistra il nuovo osso
08:12
that's growncresciuto withinentro that bioreactorbioreattore cavitycavità,
cresciuto all'interno della cavità del bioreattore,
08:15
and you can actuallyin realtà make it even largerpiù grandi.
e la si può fare anche più grande.
08:17
And that demarcationdelimitazione that you can see
Quella zona demarcata che vedete
08:19
betweenfra the originaloriginale boneosso and the newnuovo boneosso
tra l'osso originale e quello nuovo
08:22
actsatti as a very slightleggero pointpunto of weaknessdebolezza,
funge da zona debole,
08:24
so actuallyin realtà now the surgeonchirurgo can come alonglungo,
così il chirurgo può operarci,
08:26
can harvestraccolto away that newnuovo boneosso,
rimuovere l'osso nuovo,
08:28
and the periosteumperiostio can growcrescere back,
e il periosteo può crescere ancora,
08:30
so you're left with the leggamba
e voi sarete lasciati con la gamba
08:32
in the samestesso sortordinare of statestato
nello stesso stato
08:34
as if you hadn'tnon aveva operatedoperato on it in the first placeposto.
come se non fosse mai stata mai operata.
08:36
So it's very, very lowBasso in termscondizioni of after-painPost-dolore
Non c'è quasi dolore post-operazione
08:38
comparedrispetto to an iliaciliaca crestcresta harvestraccolto.
se paragonato con il prelievo dalla cresta iliaca.
08:42
And you can growcrescere differentdiverso amountsquantità of boneosso
Si possono crescere inoltre
diverse quantità d'osso
08:45
dependingdipendente on how much gelgel you put in there,
in base a quanto gel vi viene applicato,
08:48
so it really is an on demandrichiesta sortordinare of procedureprocedura.
così è per davvero una procedura su comando.
08:50
Now, at the time that we did this,
Ora, al tempo in cui abbiamo fatto questo,
08:53
this receivedricevuto a lot of attentionAttenzione in the pressstampa,
ci fu grande attenzione della stampa,
08:55
because it was a really nicesimpatico way
perché era un modo davvero molto funzionale
08:58
of generatinggeneratrice newnuovo boneosso,
di generare nuovo tessuto osseo,
09:01
and we got manymolti, manymolti contactscontatti
e siamo stati contattati
09:02
from differentdiverso people that
were interestedinteressato in usingutilizzando this.
da diverse persone interessate a usarlo.
09:04
And I'm just going to tell you,
E a dirla tutta,
09:07
sometimesa volte those contactscontatti are very strangestrano,
talvolta queste richieste sono molto strane,
09:09
slightlyleggermente unexpectedinaspettato,
piuttosto inaspettate,
09:12
and the very mostmaggior parte interestinginteressante,
e la richiesta più interessante,
09:13
let me put it that way, contactcontatto that I had,
mettiamola così, che ho ricevuto,
09:16
was actuallyin realtà from a teamsquadra of AmericanAmericano footballersCalciatori della nazionale
fu da un team di giocatori di football americani
09:19
that all wanted to have double-thicknessdoppio spessore skullsteschi
che volevano avere un teschio spesso il doppio
09:22
madefatto on theirloro headcapo.
nelle loro teste.
09:25
And so you do get these kindstipi of contactscontatti,
Così uno accetta tali richieste,
09:30
and of coursecorso, beingessere BritishBritannico
ma ovviamente, in quanto Britannica
09:32
and alsoanche growingin crescita up in FranceFrancia,
e cresciuta anche in Francia,
09:35
I tendtendere to be very bluntsmussato,
tendo a essere molto diretta,
09:37
and so I had to explainspiegare to them very nicelypiacevolmente
così ho dovuto spiegar loro con molto garbo
09:39
that in theirloro particularparticolare casecaso,
che nel loro caso specifico,
09:41
there probablyprobabilmente wasn'tnon era that much in there
non c'era poi molto da proteggere
09:42
to protectproteggere in the first placeposto.
lì dentro.
09:44
(LaughterRisate)
(Risate)
09:47
(ApplauseApplausi)
(Applausi)
09:49
So this was our approachapproccio,
Dunque, questo è stato il nostro approccio,
09:50
and it was simplesemplice materialsmateriale,
ed era su materia semplice,
09:52
but we thought about it carefullyaccuratamente.
ma lo abbiamo pensato molto attentamente.
09:54
And actuallyin realtà we know that those cellscellule
E sappiamo che quelle cellule
09:56
in the bodycorpo, in the embryoembrione, as they developsviluppare
nel corpo, nell'embrione,
nella fase di sviluppo
09:57
can formmodulo a differentdiverso kindgenere of tissuefazzoletto di carta, cartilagecartilagine,
possono formare
diversi tipi di tessuto, cartilagine,
09:59
and so we developedsviluppato a gelgel that was slightlyleggermente differentdiverso
così abbiamo sviluppato un gel diverso
10:03
in naturenatura and slightlyleggermente differentdiverso chemistrychimica,
in natura, diverso nella costituzione chimica,
10:05
put it in there, and we were ablecapace to get
lo abbiamo immesso lì,
e siamo invece riusciti
10:08
100 percentper cento cartilagecartilagine insteadanziché.
a ottenere il 100 per cento di cartilagine.
10:10
And this approachapproccio workslavori really well, I think,
Questo approccio, credo, funziona molto bene
10:12
for pre-plannedpre-programmato proceduresprocedure,
per procedure pre-pianificate,
10:14
but it's something you do have to pre-planpre-piano.
ma è qualcosa che deve essere pianificato.
10:16
So for other kindstipi of operationsoperazioni,
Per altri tipi di operazione,
10:19
there's definitelydecisamente a need for other
c'è assoluto bisogno di altri
10:22
scaffold-basedBasato su ponteggio approachesapprocci.
approcci strutturali.
10:23
And when you think about designingprogettazione
E quando si pensa a ideare
10:26
those other scaffoldsPonteggi, actuallyin realtà,
queste altre strutture,
10:28
you need a really multi-disciplinarymulti-disciplinare teamsquadra.
si ha davvero bisogno
di un team multi-disciplinare.
10:30
And so our teamsquadra has chemistschimici,
E così il nostro team ha chimici,
10:32
it has cellcellula biologistsbiologi, surgeonschirurghi, physicistsi fisici even,
biologi cellulari, chirurghi, perfino dei fisici,
10:34
and those people all come togetherinsieme
e tutti si uniscono
10:37
and we think really harddifficile about
designingprogettazione the materialsmateriale.
e pensiamo per bene a come ideare
queste sostanze.
10:39
But we want to make them have enoughabbastanza informationinformazione
Ma vogliamo che abbiano informazioni sufficienti,
10:42
that we can get the cellscellule to do what we want,
per portare le cellule a fare ciò che noi vogliamo,
10:45
but not be so complexcomplesso as to make it difficultdifficile
ma non renderle tanto complesse
da rendere difficile
10:47
to get to clinicclinica.
l'utilizzo clinico.
10:49
And so one of the things we think about a lot
Così una delle cose a cui pensiamo di più
10:51
is really tryingprovare to understandcapire
è cercare veramente di comprendere
10:54
the structurestruttura of the tissuestessuti in the bodycorpo.
la struttura dei tessuti del corpo.
10:55
And so if we think of boneosso,
Così pensiamo all'osso,
10:58
obviouslyovviamente my ownproprio favoritefavorito tissuefazzoletto di carta,
di certo il mio tessuto preferito,
11:00
we zoomzoom in, we can see,
facciamo un ingrandimento,
e possiamo vedere,
11:02
even if you don't know anything
about boneosso structurestruttura,
anche se non sapete nulla
della struttura dell'osso,
11:04
it's beautifullymagnificamente organizedorganizzato,
really beautifullymagnificamente organizedorganizzato.
che è meravigliosamente organizzata,
davvero meravigliosamente.
11:06
We'veAbbiamo lots of bloodsangue vesselsvasi in there.
Vi troviamo tantissimi vasi sanguigni.
11:08
And if we zoomzoom in again, we see that the cellscellule
E se ingrandiamo ancora,
vediamo che le cellule
11:10
are actuallyin realtà surroundedcircondato by a 3D matrixmatrice
sono circondate da una matrice tridimensionale
11:12
of nano-scalenano-scala fibersfibre, and they give a lot
da fibre di nano dimensioni, che forniscono
11:15
of informationinformazione to the cellscellule.
tante informazioni alle cellule.
11:17
And if we zoomzoom in again,
Se continuiamo a ingrandire,
11:20
actuallyin realtà in the casecaso of boneosso, the matrixmatrice
nel caso dell'osso, la matrice
11:21
around the cellscellule is beautifullymagnificamente organizedorganizzato
intorno alle cellule
è meravigliosamente organizzata
11:23
at the nanonano scalescala, and it's a hybridibrido materialMateriale
in nano scala, ed è un materiale ibrido:
11:26
that's partparte organicbiologico, partparte inorganicinorganico.
parte organico, parte inorganico.
11:28
And that's led to a wholetotale fieldcampo, really,
E questo ha portato a un intero campo, davvero,
11:31
that has lookedguardato at developingin via di sviluppo materialsmateriale
che si occupa di sviluppare sostanze
11:33
that have this hybridibrido kindgenere of structurestruttura.
che hanno questo tipo di struttura ibrida.
11:35
And so I'm showingmostrando here just two examplesesempi
Adesso vi mostrerò solo due esempi
11:38
where we'venoi abbiamo madefatto some materialsmateriale
that have that sortordinare of structurestruttura,
in cui si vede che abbiamo creato delle sostanze
che hanno quella struttura,
11:41
and you can really tailorsarto it.
e si possono davvero intrecciare.
11:44
You can see here a very squishyscivolavano via one
Qui potete vederne una molto appiccicosa
11:46
and now a materialMateriale that's alsoanche
this hybridibrido sortordinare of materialMateriale
e adesso una che è una forma ibrida
11:48
but actuallyin realtà has remarkablenotevole toughnessdurezza,
ma allo stesso tempo ha una notevole durezza,
11:52
and it's no longerpiù a lungo brittlefragile.
e non è più fragile.
11:54
And an inorganicinorganico materialMateriale
would normallynormalmente be really brittlefragile,
Una sostanza inorganica risulterebbe
normalmente molto fragile,
11:55
and you wouldn'tno be ablecapace to have
non si potrebbero ottenere
11:58
that sortordinare of strengthforza and toughnessdurezza in it.
quel tipo di resistenza e durezza.
11:59
One other thing I want to quicklyvelocemente mentioncitare is that
Un'altra cosa che voglio dire rapidamente è che
12:01
manymolti of the scaffoldsPonteggi we make
are porousporoso, and they have to be,
molte strutture che facciamo
sono porose, e devono esserlo,
12:04
because you want bloodsangue vesselsvasi to growcrescere in there.
perché ci dovranno crescere vasi sanguigni.
12:07
But the porespori are actuallyin realtà oftentimesspesso
Ma molto spesso, i pori sono
12:09
much biggerpiù grande than the cellscellule,
più grandi delle cellule,
12:11
and so even thoughanche se it's 3D,
e così, pur essendo tridimensionale
12:12
the cellcellula mightpotrebbe see it more
as a slightlyleggermente curvedcurvo surfacesuperficie,
la cellula potrebbe vederlo più
come una superficie ricurva,
12:14
and that's a little bitpo unnaturalinnaturale.
e questo risulta un po' innaturale.
12:17
And so one of the things you can think about doing
Quindi, ciò che si può pensare di fare è:
12:19
is actuallyin realtà makingfabbricazione scaffoldsPonteggi
with slightlyleggermente differentdiverso dimensionsdimensioni
costruire strutture di differenti dimensioni
12:21
that mightpotrebbe be ablecapace to surroundcircondare your cellscellule in 3D
che rendano possibile
circondare le cellule tridimensionali
12:24
and give them a little bitpo more informationinformazione.
e dar loro più informazioni.
12:27
And there's a lot of work going
on in bothentrambi of these areasle zone.
C'è molto lavoro da fare in entrambe queste aree.
12:29
Now finallyfinalmente, I just want to talk a little bitpo about
Infine, voglio solo parlarvi un po'
12:33
applyingl'applicazione this sortordinare of thing to cardiovascularcardiovascolare diseasemalattia,
dell'applicazione di tutto ciò
alle malattie cardiovascolari,
12:37
because this is a really biggrande clinicalclinico problemproblema.
perché questo è davvero
un bel problema clinico.
12:40
And one of the things that we know is that,
Una della cose che sappiamo è che,
12:43
unfortunatelypurtroppo, if you have a heartcuore attackattacco,
sfortunatamente, se il cuore subisce un infarto,
12:46
then that tissuefazzoletto di carta can startinizio to diemorire,
il tessuto poi comincia a morire,
12:49
and your outcomerisultato maypuò not be very good over time.
e la resistenza potrebbe non essere
più così buona col passar del tempo.
12:52
And it would be really great, actuallyin realtà,
E sarebbe davvero meraviglioso
12:55
if we could stop that deadmorto tissuefazzoletto di carta
se potessimo evitare che quel tessuto morto
12:57
eithero from dyingsta morendo or help it to regeneraterigenerare.
continui a morire o aiutarlo a rigenerarsi.
12:59
And there's lots and lots of stemstelo
cellcellula trialsprove going on worldwideIn tutto il mondo,
Ci sono tantissimi esperimenti sulle cellule staminali
in corso in tutto il mondo,
13:03
and they use manymolti differentdiverso typestipi of cellscellule,
usano tanti diversi tipi di cellule,
13:06
but one commonComune themetema that seemssembra to be comingvenuta out
ma un dato in comune che sembra venir fuori
13:08
is that actuallyin realtà, very oftenspesso, those cellscellule will diemorire
è che queste cellule, molto spesso, muoiono
13:11
onceuna volta you've implantedimpiantato them.
dopo essere state impiantate.
13:14
And you can eithero put them into the heartcuore
Possono essere messe nel cuore,
13:15
or into the bloodsangue systemsistema,
o nell'apparato circolatorio,
13:17
but eithero way, we don't seemsembrare to be ablecapace
ma in ogni caso,
pare che non siamo ancora in grado
13:19
to get quiteabbastanza the right numbernumero of cellscellule
di portare il giusto numero di cellule
13:22
gettingottenere to the locationPosizione we want them to
nella zona in cui vogliamo arrivino
13:24
and beingessere ablecapace to deliverconsegnare the sortordinare of beautifulbellissimo
e poter così sviluppare questa
13:26
cellcellula regenerationrigenerazione that we would like to have
rigenerazione cellulare che vorremmo
13:30
to get good clinicalclinico outcomesrisultati.
per ottenere buoni esiti clinici.
13:33
And so some of the things that we're thinkingpensiero of,
Alcune cose a cui abbiamo pensato,
13:36
and manymolti other people in the fieldcampo are thinkingpensiero of,
e molte altre persone del campo
ci stanno pensando,
13:38
are actuallyin realtà developingin via di sviluppo materialsmateriale for that.
sono di sviluppare sostanze per questo.
13:42
But there's a differencedifferenza here.
Ma qui c'è una differenza.
13:45
We still need chemistrychimica, we still need mechanicsmeccanica,
Abbiamo ancora bisogno di sostanze chimiche,
della meccanica,
13:46
we still need really interestinginteressante topographytopografia,
dell'interessantissima topografia,
13:48
and we still need really interestinginteressante
waysmodi to surroundcircondare the cellscellule.
e degli interessanti modi di circondare le cellule.
13:51
But now, the cellscellule alsoanche
Ma adesso, anche le cellule
13:54
would probablyprobabilmente quiteabbastanza like a materialMateriale
vorrebbero avere una sostanza
13:56
that's going to be ablecapace to be conductiveconduttivo,
che sia un conduttore,
13:58
because the cellscellule themselvesloro stessi will respondrispondere very well
perché le cellule vi risponderebbero bene
14:00
and will actuallyin realtà conductcondotta signalssegnali
betweenfra themselvesloro stessi.
e potrebbero condurre segnali tra loro.
14:05
You can see them now
Potete vederle adesso
14:08
beatingbattito synchronouslyin modo sincrono on these materialsmateriale,
battere in sincronia su queste sostanze,
14:10
and that's a very, very excitingemozionante developmentsviluppo
e questo è uno sviluppo davvero emozionante
14:12
that's going on.
in corso.
14:15
So just to wrapavvolgere up, I'd like to actuallyin realtà say that
Dunque, per riassumere, vorrei dire che
14:17
beingessere ablecapace to work in this sortordinare of fieldcampo,
poter lavorare in questo campo,
14:22
all of us that work in this fieldcampo
per tutti noi che lavoriamo in questo campo,
14:24
that's not only super-excitingsuper-eccitante sciencescienza,
questa non è solo una scienza super emozionante,
14:26
but alsoanche has the potentialpotenziale
ma ha anche il potenziale
14:28
to impacturto on patientspazienti,
di avere un certo impatto sui pazienti,
14:30
howeverperò biggrande or smallpiccolo they are,
siano essi grandi o piccoli,
14:32
is really a great privilegeprivilegio.
è davvero un gran privilegio.
14:35
And so for that, I'd like to thank all of you as well.
Per questo vorrei ringraziare anche tutti voi.
14:36
Thank you.
Grazie.
14:39
(ApplauseApplausi)
(Applausi)
14:41
Translated by Elio Cimmaruta
Reviewed by Angelica Letizia

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About the speaker:

Molly Stevens - Biomaterials researcher
Molly Stevens studies and creates new biomaterials that could be used to detect disease and repair bones and human tissue.

Why you should listen

At Imperial College London, Molly Stevens heads a highly multidisciplinary research group that designs bioactive materials for regenerative medicine and biosensing. It's fundamental science with an eye to practical applications as healthcare products.

Among the products from her lab: an engineered bone, cardiac tissue suitable for use in transplants, and disease-sensing nanoparticle aggregates that change color in the presence of even tiny quantities of cancer-related enzymes, making early sensing possible. As Stevens told The Lancet: "It's right down at the nanoscience level. It's really exciting stuff, but it actually results in something very tangibly useful."

More profile about the speaker
Molly Stevens | Speaker | TED.com