La cartilagine artificiale nel mondo del cinema

Il mondo del cinema pullula di riferimenti alla cartilagine e alla sua rigenerazione grazie alla presenza di numerosi film fantascientifici tratti da fumetti e serie televisive ambientate in ospedali.

Tra questi film ricordiamo:

-Avengers: Age of Ultron:

Locandina del film

Regia: Joss Whedon;
Distribuzione: 22 Aprile 2015 (Italia);

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- Avengers:Infinity War (parte I e parte II):

Immagine realizzata per annunciare la
produzione dei due film.

Regia: Anthony e Joe Russo (parti I e II);
Distribuzione: 25 Aprile 2018 (parte I)/ 3  maggio 2019 (parte II);

Locandina del film

- Captain America: Civil War:


Regia: Anthony e Joe Russo;
Distribuzione: 4 maggio 2016 (Italia);


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In questi primi tre film elencati è presente il personaggio di Visione interpretato da Paul Bettany (per maggiori informazioni a proposito di Visione e di come esso è collegato al tema del blog leggere questo post).


- Il cavaliere oscuro: il ritorno:

Locandina del film

Titolo originale: The Dark Knight Rises;
Regia: Christopher Nolan;
Distribuzione: 29 agosto 2012 (Italia);

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Nella prima parte del film Bruce Waine (Christian Bale) si reca dal dottore per stimare i danni che la vita da Batman gli ha causato. Il dottore gli riferisce che ha le cartilagini del ginocchio, della spalla e del gomito molto usurate.

- L'uomo da sei milioni di dollari (serie televisiva):

Screenshot della serie con Lee Majors

Titolo Originale: The Six Million Dollar Man;
Regia: Registi vari;
Anni di produzione: 1974-1978 (ABC);

La serie è ispirata al romanzo "Cyborg" di Martin Caidin di cui si è parlato in un precedente post.

- Grey's Anatomy (serie televisiva):

Immagine del cast della serie

Ideata da Shonda Rhimes;
Anni di produzione: 2005-in produzione (ABC)

La serie è ambientata in un ospedale di Seattle e, dalla terza stagione, subentra il personaggio di Callie (interpretata da Sara Ramirez), un chirurgo ortopedico. Quindi numerosi sono i riferimenti alla cartilagine nei vari episodi della serie: per esempio nell'episodio numero 19 della nona stagione Callie prepara un discorso  a proposito della cartilagine per un convegno; sempre da questo episodio è estratta la seguente toccante citazione:

"Salve, sono la dottoressa Callie Torres e...[...]
Ho avuto un anno piuttosto brutto: stavo per morire in un incidente d'auto, poi ho rischiato di perdere mia moglie in un incidente in cui hanno perso la vita una delle mie migliori amiche e il padre di mia figlia, e...Qualche altra cosa.[...]
Sono un chirurgo ortopedico di professione e lavoro con le cartilagini, così ho impiegato molto tempo a pensare cosa ci tiene insieme quando tutto il resto crolla. [...]"

La cartilagine nella musica

Nel modo della musica è possibile riscontrare chiari riferimenti alla cartilagine principalmente in molti testi di band death metal. Infatti questo genere musicale tratta tematiche non solo legate a occultismo oppure a scenari horror, ma parla anche di politica e disagio esistenziale. Ed è proprio riferendosi alla cartilagine che i testi di queste canzoni alludono al disagio e alla sofferenza del protagonista, utilizzando però un'immagine più cruenta del solito.

Esempio è il singolo "Sea of cartilage" pubblicato dalla band belga degli Aborted ed estratto dall'album "Goremageddon: The Saw and The Carnage Done" (2003).

 "Depraved in my sea of cartilage I'm draved in gore." estratto di Sea of Cartilage, Aborted

Altro esempio è il singolo "Synthetically Revived" pubblicato dai Suffocation nell'album "Pierced from Within" (1995) nel quale non c'è solo un esplicito riferimento alla cartilagine, ma anche il titolo stesso allude a un rinascita avvenuta con metodi artificiali.

"Cartilage reaching gelency. Misconception of technology" estratto di Sinthetically Revived, Aborted

Il chitarrista statunitense Buckethead ha inoltre realizzato un intero album intitolato "Carnival of Cartilage"(2014):

La cartilagine artificiale nella letteratura narrativa

Nell'ambito della letteratura narrativa la cartilagine artificiale è trattata nel romanzo di Martin Caidin intitolato "Cyborg", il primo di una serie di tre romanzi in cui il protagonista, a seguito di un incidente, perde tre dei suoi arti e perciò subisce una serie di interventi di ricostruzione e rigenerazione di parti del suo corpo (per ulteriori informazioni clicca qui).

Copertina di una edizione del 1978 del romanzo

"None of these could compare with the miracle of the recreated living limbs-to the arm with its elbow and its bionics bones and cartilage and the never-believed dexterity of wrist and fingers and opposite digit".
(Martin Caidin, "Cyborg") 

Le narrazioni della cartilagine artificiale

Poiché la realizzazione della cartilagine artificiale richiede recenti tecnologie, nuovi materiali, conoscenze sempre più approfondite e soprattutto procedimenti che variano a seconda del paziente e del tipo di lesione da curare, non è possibile individuare una modalità di realizzazione e utilizzo della cartilagine artificiale univoca per ogni utilizzatore. Nonostante ciò ci si imbatte molto spesso in programmi o rubriche televisive in cui si parla della cartilagine artificiale e della rigenerazione del tessuto cartilagineo cercando di spiegare e illustrare quali sono le sue modalità di realizzazione, a chi è rivolto l'intervento alla cartilagine, quali sono i suoi vantaggi e soprattutto quali sono i tempi di recupero. Da questo punto di vista quindi, si assiste a una narrazione della cartilagine artificiale con lo scopo di far conoscere e pubblicizzare queste nuove tecniche chirurgiche in quanto i loro benefici sono di gran lunga maggiori rispetto alle procedure tradizionali (come per esempio la sostituzione totale della cartilagine di una articolazione).

Nel seguente video il professore Marco Maiotti è intervistato in una puntata di Uno Mattina, programma di Rai 1 condotto da Michele Cucuzza e Eleonora Daniele, per parlare delle lesioni cartilaginee, qual è la loro causa e quali sono i rimedi attuabili (il trapianto di cartilagine appunto):

Nella puntata del 13 dicembre 2009 della trasmissione Elisir di Michele Mirabella, invece, viene intervistato il professore Maurizio Marcacci:

Il professore Maurizio Marcacci è inoltre intervistato in un servizio della rubrica "Medicina 33" del Tg2 curata da Luciano Onder; in questo caso si sottolineano i vantaggi di un trapianto di cartilagine  al ginocchio anziché l'installazione di una protesi:

Infine, ecco un altro estratto della rubrica "Medicina 33" in cui si parla nuovamente del trapianto di cartilagine, relazionandolo però al mondo dello sport e del calcio:

A proposito di narrazioni della cartilagine artificiale è possibile anche fare riferimento al libro "Cartilagine. Istruzioni per l'uso" di Massimo Verruto, Vincenzo Condello, Elizaveta Kon.

Le funzioni sostitutive della cartilagine artificiale

La funzione principale della cartilagine artificiale è quella di riparare la cartilagine articolare in caso di usura, lesioni o traumi di diverse dimensioni e spessori dovuti a :

• Invecchiamento;
• Infortuni (semplici lesioni oppure infortuni sportivi);
• Patologie degenerative dell'articolazione (per esempio artrosi).

Il ruolo della cartilagine artificiale è quindi di notevole importanza sia perché il tessuto cartilagineo, essendo privo di vasi sanguigni, non può rigenerarsi o ripararsi autonomamente e sia perché comunque  le tecniche messe a punto permettono di evitare la sostituzione integrale della cartilagine articolare danneggiata con protesi (procedimento molto invasivo e rischioso).

Naturalmente anche la cartilagine artificiale deve assolvere alle stesse funzioni della cartilagine nativa, deve cioè:

• Proteggere le articolazioni dagli attriti durante i movimenti;
• Resistere a trazioni e pressioni;
• Avere funzione di sostegno;
• Assorbire e ammortizzare traumi.

Le forme sostitutive della cartilagine artificiale

Da un punto di vista morfologico oggi non è possibile realizzare un modello di cartilagine artificiale totalmente identico a una cartilagine nativa, sia perché la cartilagine assume diverse forme in base alla parte del corpo in cui è localizzata (gli elementi che la compongono invece rimangono gli stessi) e sia perché comunque la forma della cartilagine artificiale dipende dal tipo di lesione nella cartilagine nativa.

-Nonostante ciò, gli scaffolds impiegati per la rigenerazione del tessuto cartilagineo presentano una forma cilindrica (o al più quella di un parallelepipedo) tridimensionale ben definita con numerosi pori per agevolare la diffusione dei nutrienti. 

Scaffold cilindrico

Scaffold a forma di parallelepipedo

-La forma cilindrica si ripresenta inoltre anche in caso di ricostruzione del tessuto cartilagineo tramite trapianto di condrociti (ne si è già parlato in un precedente post), in cui appunto viene prelevato un cilindro di tessuto cartilagineo sano per essere poi impiantato nella parte lesa della cartilagine.

-I condrociti facenti parte del tessuto cartilagineo nativo o rigenerato invece hanno una forma rotondeggiante o ovoidale (quelli più periferici).

Immagine di condrociti

I materiali sostitutivi della cartilagine artificiale

Quando parliamo di cartilagine artificiale è importante specificare non solo le tecniche utilizzate per la sua realizzazione, ma anche quali sono i materiali maggiormente impiegati. Da questo punto di vista, infatti, l'ingegneria tissutale ha sviluppato i cosiddetti biomateriali , cioè materiali differenti da quelli tradizionali con caratteristiche e proprietà peculiari (biocompatibilità, biodegradazione, bioassorbimento, bioattività).

(Le definizioni di biocompatibilità, biodegradazione, bioassorbimento e bioattività sono state ricavate dalla tesi di laurea di Andrea Giovanelli presso l'Alma Mater Studiorum di Bologna, anno accademico 2014/2015)

Ecco di seguito elencati i biomateriali maggiormente utilizzati per la realizzazione di cartilagini artificiali o rigenerate:

-Biomateriali per scaffolds:
-Biomateriali naturali: collagene, acido ialuronico, agarosio, chitosano, fibrina, alginato;
-Biomateriali sintetici: polimeri sintetici come PLA, PGA, PGLA.
-Nanomateriali: il loro utilizzo stimolerebbe maggiormente la crescita del tessuto cartilagineo e guiderebbe meglio la sua crescita (il loro utilizzo è ancora in fase di studio);

-Biomateriali per bioprinting:
-Bioink, cioè un biomateriale utilizzato nelle procedure di stampa 3D allo stato semiliquido; esso può essere formato da cellule staminali (non differenziate) o cellule differenziate ("Nuovi materiali per la biostampa 3D di cartilagine artificiale");

- Biovetro ("I ricercatori sviluppano il materiale del bio-vetro che imita la cartilagine artificiale");
- Idrogel, cioè un colloide costituito da catene polimeriche idrofile disperse in acqua; la sua importanza  è dovuta al fatto che esso rappresenta il supporto su cui deporre il bioink ("Microengineered hydrogels for tissue engineering", "Il sosia della cartilagine, da stampare in 3D");

Gli elementi della cartilagine artificiale

I progressi della medicina e dell'ingegneria tissutale hanno permesso lo sviluppo di diverse tecniche di ricostruzione della cartilagine umana danneggiata poiché essa, essendo priva di vasi sanguigni, non è in grado di auto-rigenerarsi.
Naturalmente lo scopo di queste diverse procedure è quello di ricostruire e sviluppare un tessuto cartilagineo il più possibile simile a quello di una normale cartilagine umana, i cui elementi fondamentali sono cellule, dette condrociti, immerse in una matrice extracellulare amorfa (sintetizzata dai condrociti stessi) chiamata "sostanza fondamentale" e costituita prevalentemente da fibre di collagene, acqua, acido  ialuronico, glicoproteine e proteoglicani.

Immagine al microscopio di una cartilagine articolare.

Le diverse procedure attuate per poter riprodurre gli elementi di questa semplice, ma efficiente struttura sono:

-Trapianto di condrociti: In base a questa tecnica vengono prelevate una o più parti di tessuto  cartilagineo sano e non sottoposto a carico per essere successivamente impiantate nel punto in cui la cartilagine è danneggiata dopo aver coltivato le loro cellule in vitro. Trattandosi di un trapianto di tessuto per lesioni di piccole dimensioni, questa procedura permette quindi di ricostruire chirurgicamente una cartilagine costituita dagli stessi elementi di una cartilagine naturale (condrociti, sostanza fondamentale,ecc.).

Il trapianto di condrociti è definito:
-Omotrapianto: se il donatore è il paziente stesso;
-Allotrapianto: nel caso in cui il donatore non è il paziente pur essendo della stessa specie;
-Xenotrapianto: il donatore appartiene a una specie diversa rispetto al paziente.

-Trapianto di cellule staminali: In questo caso si sfruttano le cellule staminali mesenchimali in quanto esse, se poste in un ambiente specifico (in questo caso la cartilagine danneggiata), danno origine a cellule simili a quelle del tessuto di quell'ambiente. In questo modo si vuole ancora una volta riprodurre artificialmente una cartilagine con gli stessi elementi cellulari e le stesse caratteristiche di una normale cartilagine, anche se comunque questo trattamento è ancora in fase di studio.

(Per un approfondimento sulle cellule staminali mesenchimali clicca qui).

-Scaffolds sintetici: Sfruttando questa tecnica, vengono impiantati nella parte lesa della cartilagine degli elementi tridimensionali (gli scaffolds appunto) che imitano la matrice extracellulare e sui quali vengono coltivate le cellule del tessuto fino a quando essi tendono a biodegradarsi e ad essere  autonomamente sostituiti dal tessuto biologico rigenerato (sono quindi una sorta di substrato per lo sviluppo del tessuto in modo guidato e controllato).

Esempio di scaffold sintetico

Negli ultimi anni si sta diffondendo anche l'utilizzo di scaffolds stampati in 3D grazie al bio-printng. Questa nuova tecnologia sfrutta sistemi hardware e software dedicati con lo scopo di stampare in 3D degli scaffold disegnati in CAD, impiantare su di essi le cellule del tessuto, lasciarle proliferare in un bioreattore e successivamente impiantare lo scaffold nel paziente. 

A proposito della cartilagine artificiale...

Per iniziare ad addentrarci nel mondo della cartilagine artificiale e per capire quali sono i suoi vantaggi è possibile consultare il seguente articolo di giornale cliccando qui.

Mappa concettuale della cartilagine artificiale

La cartilagine artificiale...nel mondo!

L'espressione "cartilagine artificiale" può essere così tradotta nelle principali lingue mondiali:

-Inglese: Artificial cartilage; -Spagnolo: Cartílago artificial; -Tedesco: Künstliche Knorpel; -Francese: Cartilage artificiel; -Portoghese: Cartilagem artificial; -Russo: Искусственный хрящ; -Cinese: 人工软骨;

-Derivazione latina: cartilagine: cartilago -gĭnis, d’incerta origine;

                                  artificiale: artificialis, der. di artificium «artificio»;

Per individuare altre traduzioni cliccare qui.

Che cos'è la cartilagine artificiale?

Per poter definire in modo coretto ed esaustivo cosa è la cartilagine artificiale è necessario innanzitutto specificare, in breve, la funzione che la cartilagine ha nel nostro corpo. Essa infatti è un tipo di tessuto connettivo specializzato che fa parte del sistema scheletrico e svolge un importante ruolo di sostegno; il tessuto cartilagineo, inoltre, arriva addirittura a rivestire alcuni segmenti ossei nella zona articolare. Nell’articolazione, esso contribuisce infatti a produrre un’ottimale distribuzione dei carichi fungendo anche da ammortizzatore.

Nonostante tutto ciò, però, la cartilagine non è del tutto capace di ripararsi autonomamente in caso di danneggiamento ed è per questo che medici e ingegneri negli ultimi anni stanno collaborando per individuare dei metodi per poter realizzare appunto una cartilagine artificiale (ricostruendola per esempio mediante trapianto di cellule oppure attraverso la stampa 3D) in modo tale da curare in modo più veloce ed efficace le lesioni e i traumi delle cartilagini articolari (alleviando così i dolori nel paziente e riducendo per esempio anche l'incidenza dell' artrosi).

Nell'immagine semplificata si può osservare la posizione della cartilagine all'interno di una articolazione

Per un ulteriore approfondimento ecco alcune definizioni (tratte dal vocabolario online Treccani) di:

• Cartilagine;
• Tessuto connettivo;

Let's start!

Benvenuti a tutti in questo mio primo blog!
Il filo conduttore dei prossimi post sarà l’artificiale e, in particolar modo, mi soffermerò sulla descrizione della cartilagine artificiale. Il mio obiettivo inoltre non sarà quello di scrivere esclusivamente a proposito delle varie funzioni del tessuto cartilagineo e dei benefici che comporta al paziente, ma sarà anche quello di fornire una visione completa e multidisciplinare dell'argomento in questione, analizzando anche come il suo utilizzo si relaziona con la nostra società e la nostra cultura.

Detto ciò, posso dare inizio a questa nuova ed entusiasmante esperienza augurandovi una buona lettura!