TEDGlobal 2013
Molly Stevens: A new way to grow bone
Molly Stevens: Un nuovo modo per far crescere l'osso
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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.
Molly Stevens - Biomaterials researcher
Molly Stevens studies and creates new biomaterials that could be used to detect disease and repair bones and human tissue. Full bio
Molly Stevens studies and creates new biomaterials that could be used to detect disease and repair bones and human tissue. Full bio
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00:12
As humans, it's in our nature
0
462
1699
In quanto esseri umani,
è nella nostra natura
è nella nostra natura
00:14
to want to improve our health
and minimize our suffering.
and minimize our suffering.
1
2161
3294
voler migliorare la propria salute
riducendo al minimo il dolore.
riducendo al minimo il dolore.
00:17
Whatever life throws at us,
2
5455
1667
In qualsiasi cosa ci si imbatta nella vita,
00:19
whether it's cancer, diabetes, heart disease,
3
7122
2465
che sia cancro, diabete,
malattie cardiache,
malattie cardiache,
00:21
or even broken bones, we want to try and get better.
4
9587
3192
o anche fratture ossee,
vogliamo provare a stare meglio.
vogliamo provare a stare meglio.
00:24
Now I'm head of a biomaterials lab,
5
12779
2483
Sono a capo di un laboratorio di biomateria,
00:27
and I'm really fascinated by the way that humans
6
15262
2740
sono attratta dal modo in cui gli uomini
00:30
have used materials in really creative ways
7
18002
2468
hanno utilizzato nel corso del tempo la materia
00:32
in the body over time.
8
20470
2744
in maniera altamente creativa.
00:35
Take, for example, this beautiful blue nacre shell.
9
23214
3646
Prendiamo, per esempio,
questo guscio di madreperla blu.
questo guscio di madreperla blu.
00:38
This was actually used by the Mayans
10
26860
1882
Era usato dai Maya
00:40
as an artificial tooth replacement.
11
28742
3539
come rimpiazzo artificiale per i denti.
00:44
We're not quite sure why they did it.
12
32281
1633
Non sappiamo bene perché lo facessero.
00:45
It's hard. It's durable.
13
33914
2576
È duro. Resistente.
00:48
But it also had other very nice properties.
14
36490
4118
Ma aveva anche altre proprietà utili.
00:52
In fact, when they put it into the jawbone,
15
40608
2280
Quando veniva inserito nell'osso della mascella,
00:54
it could integrate into the jaw,
16
42888
2907
poteva integrarsi con la mascella
00:57
and we know now with very sophisticated
17
45795
2098
e adesso con sofisticate tecnologie di radiologia
00:59
imaging technologies
18
47893
1673
sappiamo che
01:01
that part of that integration comes from the fact
19
49566
2349
parte di quella integrazione sta nel fatto
01:03
that this material is designed
20
51915
1687
che il materiale è concepito
01:05
in a very specific way, has a beautiful chemistry,
21
53602
2819
in maniera molto precisa,
ha una bellissima composizione,
ha una bellissima composizione,
01:08
has a beautiful architecture.
22
56421
2228
una bellissima architettura.
01:10
And I think in many ways we can sort of think
23
58649
1752
E credo che in diversi modi
possiamo considerare
possiamo considerare
01:12
of the use of the blue nacre shell and the Mayans
24
60401
3007
l'uso della madreperla blu
da parte dei Maya
da parte dei Maya
01:15
as the first real application
25
63408
1520
come la prima vera applicazione
01:16
of the bluetooth technology.
26
64928
2295
della tecnologia bluetooth.
01:19
(Laughter)
27
67223
1462
(Risate)
01:20
But if we move on and think throughout history
28
68685
4393
Se andando avanti pensiamo a come
01:25
how people have used different
materials in the body,
materials in the body,
29
73078
2984
nel corso della storia l'uomo
ha impiegato varie sostanze nel corpo.
ha impiegato varie sostanze nel corpo.
01:28
very often it's been physicians
30
76062
1714
Il più delle volte si è trattato solo di fisici
01:29
that have been quite creative.
31
77776
1392
molto creativi.
01:31
They've taken things off the shelf.
32
79168
1968
Hanno solo usato ciò che avevano a disposizione.
01:33
One of my favorite examples
33
81136
1885
Uno dei miei esempi preferiti
01:35
is that of Sir Harold Ridley,
34
83036
3242
è quello di Sir Harold Ridley,
01:38
who was a famous ophthalmologist,
35
86278
2138
un famoso oftalmologo,
01:40
or at least became a famous ophthalmologist.
36
88416
2568
o almeno lo divenne.
01:42
And during World War II, what he would see
37
90984
1927
Durante la Seconda Guerra Mondiale,
01:44
would be pilots coming back from their missions,
38
92911
2852
era solito visitare piloti di ritorno dalle missioni,
01:47
and he noticed that within their eyes
39
95763
1752
e notava che nei loro occhi
01:49
they had shards of small bits of material
40
97515
2940
c'erano piccoli frammenti
di una qualche sostanza,
di una qualche sostanza,
01:52
lodged within the eye,
41
100455
1520
incastrati all'interno.
01:53
but the very interesting thing about it
42
101975
1699
Di tutto ciò, però, la cosa interessante
01:55
was that material, actually, wasn't causing
43
103674
2293
era che la sostanza non causava
01:57
any inflammatory response.
44
105967
2013
alcuna infiammazione.
01:59
So he looked into this, and he figured out
45
107980
2339
Così indagò, e scoprì
02:02
that actually that material was little shards of plastic
46
110319
2604
che quei frammenti di materia erano plastica
02:04
that were coming from the canopy of the Spitfires.
47
112923
2739
proveniente dal tettuccio dei bombardieri.
02:07
And this led him to propose that material
48
115662
2401
Questo lo portò a proporre quella sostanza
02:10
as a new material for intraocular lenses.
49
118063
2762
come nuovo materiale per le lenti intraoculari.
02:12
It's called PMMA, and it's now used
50
120825
2105
È noto come PMMA,
ed è usato attualmente
ed è usato attualmente
02:14
in millions of people every year
51
122930
1802
ogni anno da milioni di persone
02:16
and helps in preventing cataracts.
52
124732
2769
e aiuta a prevenire la cataratta.
02:19
And that example, I think, is a really nice one,
53
127501
2309
E quell'esempio, credo, è proprio adatto,
02:21
because it helps remind us that in the early days,
54
129810
2435
perché ci ricorda che in passato
02:24
people often chose materials
55
132245
1953
l'uomo sceglieva queste sostanze
02:26
because they were bioinert.
56
134198
1885
perché erano bio-inerti.
02:28
Their very purpose was to
perform a mechanical function.
perform a mechanical function.
57
136083
3512
Il loro scopo era svolgere
una funzione meccanica.
una funzione meccanica.
02:31
You'd put them in the body
58
139595
1450
Potevano essere inserite nel corpo
02:33
and you wouldn't get an adverse response.
59
141045
2164
senza avere alcun rigetto.
02:35
And what I want to show you is that
60
143209
1668
Quello che voglio dimostrarvi è
02:36
in regenerative medicine,
61
144877
1381
che nella medicina rigenerativa
02:38
we've really shifted away from that idea
62
146258
1824
ci siamo davvero allontanati dall'idea
02:40
of taking a bioinert material.
63
148082
1913
di assumere una sostanza bio-inerte.
02:41
We're actually actively looking for materials
64
149995
2289
Siamo alla ricerca di sostanze
che siano bioattive,
che siano bioattive,
02:44
that will be bioactive, that will interact with the body,
65
152284
2968
che interagiscano con il corpo,
02:47
and that furthermore we can put in the body,
66
155252
2327
e che una volta inserite nell'organismo,
02:49
they'll have their function,
67
157579
1449
facciano il proprio dovere,
02:51
and then they'll dissolve away over time.
68
159028
4550
e si dissolvano con il passar del tempo.
02:55
If we look at this schematic,
69
163578
1933
Se osserviamo questo schema,
02:57
this is showing you what we think of
70
165511
1601
vi dimostra cosa intendiamo
02:59
as the typical tissue-engineering approach.
71
167112
2137
per approccio tipico di ingegneria tissutale.
03:01
We have cells there, typically from the patient.
72
169249
2844
Ci sono delle cellule, di solito del paziente.
03:04
We can put those onto a material,
73
172093
1882
Possiamo scegliere di aggiungerle
a una sostanza,
a una sostanza,
03:05
and we can make that material
very complex if we want to,
very complex if we want to,
74
173975
2708
e possiamo rendere quella sostanza
molto complessa se vogliamo,
molto complessa se vogliamo,
03:08
and we can then grow that up in the lab
75
176708
2170
possiamo farla crescere in laboratorio
03:10
or we can put it straight back into the patient.
76
178878
2515
o iniettarla direttamente nel paziente.
03:13
And this is an approach that's
used all over the world,
used all over the world,
77
181393
2451
Questa è una prassi in uso in tutto il mondo,
03:15
including in our lab.
78
183844
3523
incluso il nostro laboratorio.
03:19
But one of the things that's really important
79
187367
2457
Ma uno degli aspetti più importanti
03:21
when we're thinking about stem cells
80
189824
1878
quando pensiamo alle cellule staminali
03:23
is that obviously stem cells
can be many different things,
can be many different things,
81
191702
2579
è che queste cellule
possono essere tante cose,
possono essere tante cose,
03:26
and they want to be many different things,
82
194281
1764
vogliono essere tante cose,
03:28
and so we want to make sure that the environment
83
196045
1876
e noi vogliamo essere sicuri che l'ambiente
03:29
we put them into has enough information
84
197921
2350
nel quale le immettiamo
abbia sufficienti informazioni
abbia sufficienti informazioni
03:32
so that they can become the right sort
85
200271
1996
da permettere che diventino il giusto tipo
03:34
of specialist tissue.
86
202267
2686
di tessuto specifico.
03:36
And if we think about the different types of tissues
87
204953
3063
E se pensiamo ai diversi tipi di tessuti
03:40
that people are looking at regenerating
88
208016
2019
che si cerca di rigenerare
03:42
all over the world, in all the
different labs in the world,
different labs in the world,
89
210035
2311
in tutto il mondo,
in tutti i laboratori del mondo,
in tutti i laboratori del mondo,
03:44
there's pretty much every tissue you can think of.
90
212346
2936
ci sono tutti i tessuti possibili e immaginabili.
03:47
And actually, the structure of those tissues
91
215282
1622
Tuttavia, la struttura di tali tessuti
03:48
is quite different, and it's going to really depend
92
216904
2614
è diversa, e tutto dipende per davvero
03:51
on whether your patient has any underlying disease,
93
219518
2418
dalla possibilità che il paziente abbia malattie congenite,
03:53
other conditions, in terms of how
94
221936
3050
da altri fattori, in termini di come
03:56
you're going to regenerate your tissue,
95
224986
1561
si andranno a rigenerare i tessuti,
03:58
and you're going to need to think about the materials
96
226547
1985
si andranno a scegliere le sostanze,
04:00
you're going to use really carefully,
97
228532
2054
a usare con cautela
04:02
their biochemistry, their mechanics,
98
230586
1725
la loro biochimica, le loro funzioni,
04:04
and many other properties as well.
99
232311
3738
e altre proprietà.
04:08
Our tissues all have very
different abilities to regenerate,
different abilities to regenerate,
100
236049
3300
I nostri tessuti hanno tutti abilità
di rigenerazione piuttosto diverse,
di rigenerazione piuttosto diverse,
04:11
and here we see poor Prometheus,
101
239349
1742
qui vediamo il povero Prometeo,
04:13
who made a rather tricky career choice
102
241091
3093
che fece una scelta alquanto azzardata
04:16
and was punished by the Greek gods.
103
244184
2934
e fu punito dalle divinità greche.
04:19
He was tied to a rock, and an eagle would come
104
247118
2321
Fu incatenato a una roccia
e ogni giorno un'aquila
e ogni giorno un'aquila
04:21
every day to eat his liver.
105
249439
1603
veniva a mangiargli il fegato.
04:23
But of course his liver would regenerate every day,
106
251042
2267
Ovviamente il fegato
gli si rigenerava ogni giorno,
gli si rigenerava ogni giorno,
04:25
and so day after day he was punished
107
253309
2272
e così giorno dopo giorno fu punito
04:27
for eternity by the gods.
108
255581
5797
dagli dei per l'eternità.
04:33
And liver will regenerate in this very nice way,
109
261378
3880
Il fegato potrà pur rigenerarsi,
04:37
but actually if we think of other tissues,
110
265258
1776
ma se pensiamo ad altri tessuti,
04:39
like cartilage, for example,
111
267034
1769
come la cartilagine, per esempio,
04:40
even the simplest nick and you're going to find it
112
268803
2056
basta anche un semplicissimo taglietto,
e vedrete
e vedrete
04:42
really difficult to regenerate your cartilage.
113
270859
2443
quanto è difficile far rigenerare la cartilagine.
04:45
So it's going to be very different from tissue to tissue.
114
273302
3114
Cambia tutto da tessuto a tessuto.
04:48
Now, bone is somewhere in between,
115
276416
2800
L'osso è qualcosa nel mezzo,
04:51
and this is one of the tissues
that we work on a lot in our lab.
that we work on a lot in our lab.
116
279216
2900
ed è uno dei tessuti su cui abbiamo lavorato
tanto nel nostro laboratorio.
tanto nel nostro laboratorio.
04:54
And bone is actually quite good at repairing.
117
282116
1984
L'osso è davvero bravo a ripararsi.
04:56
It has to be. We've probably all had fractures
118
284100
2013
Deve esserlo.
Abbiamo avuto tutti delle fratture
Abbiamo avuto tutti delle fratture
04:58
at some point or other.
119
286113
1812
a un certo punto.
04:59
And one of the ways that you can think
120
287925
2157
E uno dei modi in cui si possa pensare
05:02
about repairing your fracture
121
290082
1689
di riparare una frattura
05:03
is this procedure here, called
an iliac crest harvest.
an iliac crest harvest.
122
291771
2827
è questa procedura, chiamata
prelievo di cresta iliaca.
prelievo di cresta iliaca.
05:06
And what the surgeon might do
123
294598
1666
Tutto ciò che il chirurgo deve fare
05:08
is take some bone from your iliac crest,
124
296264
3195
è prelevare parte dell'osso dalla cresta iliaca,
05:11
which is just here,
125
299459
1378
che è proprio qui,
05:12
and then transplant that
somewhere else in the body.
somewhere else in the body.
126
300837
2524
e trapiantarlo altrove nel corpo.
05:15
And it actually works really well,
127
303361
1600
Funziona davvero,
05:16
because it's your own bone,
128
304961
1499
perché è il vostro osso,
05:18
and it's well vascularized,
129
306460
1234
ed è ben vascolarizzato,
05:19
which means it's got a really good blood supply.
130
307694
2369
il che significa
che ha un gran bel rifornimento di sangue.
che ha un gran bel rifornimento di sangue.
05:22
But the problem is, there's
only so much you can take,
only so much you can take,
131
310063
2783
Ma il problema è:
se ne può prendere così poco,
se ne può prendere così poco,
05:24
and also when you do that operation,
132
312846
2923
e quando viene fatta l'operazione,
05:27
your patients might actually have significant pain
133
315769
2539
il paziente potrebbe accusare molto dolore
05:30
in that defect site even two
years after the operation.
years after the operation.
134
318308
3241
nella zona accidentata anche a due anni
dall'operazione.
dall'operazione.
05:33
So what we were thinking is,
135
321549
1886
Dunque, ciò che abbiamo pensato è:
05:35
there's a tremendous need
for bone repair, of course,
for bone repair, of course,
136
323435
3149
c'è un tremendo bisogno
di riparazione ossea, certo,
di riparazione ossea, certo,
05:38
but this iliac crest-type approach
137
326584
2487
ma quello della cresta iliaca è un approccio
05:41
really has a lot of limitations to it,
138
329071
2432
che ha molte limitazioni,
05:43
and could we perhaps recreate
139
331503
2234
e potremmo forse ricreare
05:45
the generation of bone within the body
140
333737
2169
la genetica dell'osso all'interno del corpo
05:47
on demand and then be able to transplant it
141
335906
3315
su comando, e poi trapiantarlo
05:51
without these very, very painful aftereffects
142
339221
4905
senza questi dolorosissimi effetti collaterali
05:56
that you would have with the iliac crest harvest?
143
344126
3683
che si avrebbero
con il prelievo dalla cresta iliaca?
con il prelievo dalla cresta iliaca?
05:59
And so this is what we did, and the way we did it
144
347809
2662
Questo è ciò che abbiamo fatto; e lo abbiamo fatto
06:02
was by coming back to this typical tissue-engineering approach
145
350471
3338
ritornando all'approccio tipico
di ingegneria tissutale
di ingegneria tissutale
06:05
but actually thinking about it rather differently.
146
353809
2387
ma ripensata in maniera completamente diversa.
06:08
And we simplified it a lot,
147
356196
1919
L'abbiamo semplificata di molto,
06:10
so we got rid of a lot of these steps.
148
358115
2051
e ci siamo sbarazzati di tanti passaggi.
06:12
We got rid of the need to
harvest cells from the patient,
harvest cells from the patient,
149
360166
2374
Possiamo fare a meno di cellule
prelevate dal paziente,
prelevate dal paziente,
06:14
we got rid of the need to put
in really fancy chemistries,
in really fancy chemistries,
150
362540
2917
di iniettare sostanze chimiche curiose,
06:17
and we got rid of the need
151
365457
1692
e del bisogno di coltivare
06:19
to culture these scaffolds in the lab.
152
367149
2828
queste strutture in laboratorio.
06:21
And what we really focused on
153
369977
2179
Quello su cui ci siamo molto concentrati
06:24
was our material system and making it quite simple,
154
372156
3749
è stato il sistema di sostanze,
renderlo più semplice,
renderlo più semplice,
06:27
but because we used it in a really clever way,
155
375905
2325
ma poiché lo abbiamo usato
in maniera intelligente,
in maniera intelligente,
06:30
we were able to generate enormous amounts of bone
156
378230
2647
siamo riusciti a creare un'enorme quantità di ossa
06:32
using this approach.
157
380877
1646
usando questo approccio.
06:34
So we were using the body
158
382523
1753
Usavamo il corpo
06:36
as really the catalyst to help us
159
384276
2120
come catalizzatore
06:38
to make lots of new bone.
160
386396
2543
per creare nuovo tessuto osseo.
06:40
And it's an approach that we call
161
388939
1583
È un approccio che chiamiamo
06:42
the in vivo bioreactor, and we were able to make
162
390522
2811
'bioreattore in vivo',
e siamo riusciti a creare
e siamo riusciti a creare
06:45
enormous amounts of bone using this approach.
163
393333
2486
notevole quantità di tessuto osseo
in questo modo.
in questo modo.
06:47
And I'll talk you through this.
164
395819
1239
Ve ne parlerò attraverso questo schema.
06:49
So what we do is,
165
397058
2480
Quel che facciamo è:
06:51
in humans, we all have a layer of stem cells
166
399538
2343
negli uomini abbiamo tutti uno strato
di cellule staminali
di cellule staminali
06:53
on the outside of our long bones.
167
401881
1888
sul lato esterno delle ossa lunghe.
06:55
That layer is called the periosteum.
168
403769
1703
Si tratta del periosteo.
06:57
And that layer is actually normally
169
405472
2288
Quello strato è normalmente
06:59
very, very tightly bound to the underlying bone,
170
407760
2649
strettamente legato all'osso sottostante,
07:02
and it's got stem cells in it.
171
410409
1432
e contiene cellule staminali.
07:03
Those stem cells are really important
172
411841
1419
Quelle cellule sono molto importanti
07:05
in the embryo when it develops,
173
413260
1809
nell'embrione per il suo sviluppo,
07:07
and they also sort of wake up if you have a fracture
174
415069
2242
e si "svegliano" se c'è una frattura
07:09
to help you with repairing the bone.
175
417311
2861
per aiutare a riparare il tessuto osseo.
07:12
So we take that periosteum layer
176
420172
2093
Dunque, prendendo lo strato di periosteo
07:14
and we developed a way to inject underneath it
177
422265
2990
abbiamo sviluppato
un modo per iniettare al di sotto
un modo per iniettare al di sotto
07:17
a liquid that then, within 30 seconds,
178
425255
2816
un liquido che, entro i 30 secondi,
07:20
would turn into quite a rigid gel
179
428071
1745
diventa un gel semi solido
07:21
and can actually lift the
periosteum away from the bone.
periosteum away from the bone.
180
429816
3253
e fa sì che il peiosteo si sollevi dall'osso.
07:25
So it creates, in essence, an artificial cavity
181
433069
3688
Così si crea, in pratica, una cavità artificiale
07:28
that is right next to both the bone
182
436757
3547
proprio tra l'osso
07:32
but also this really rich layer of stem cells.
183
440304
3701
e il ricco strato di cellule staminali.
07:36
And we go in through a pinhole incision
184
444005
1612
Procediamo con una incisione a foro
07:37
so that no other cells from the body can get in,
185
445617
2953
così da non lasciar entrare altre cellule,
07:40
and what happens is that that
artificial in vivo bioreactor cavity
artificial in vivo bioreactor cavity
186
448570
4792
e accade che la cavità artificiale
del bioreattore in vivo
del bioreattore in vivo
07:45
can then lead to the proliferation of these stem cells,
187
453362
2676
può portare alla proliferazione
di queste cellule staminali
di queste cellule staminali
07:48
and they can form lots of new tissue,
188
456038
2086
che formeranno nuovo tessuto,
07:50
and then over time, you can harvest that tissue
189
458124
2318
e nel tempo, si può prelevare il tessuto
07:52
and use it elsewhere in the body.
190
460442
2948
e impiegarlo altrove nel corpo.
07:55
This is a histology slide
191
463390
2144
Questa è un'immagine raffigurante
07:57
of what we see when we do that,
192
465534
2170
ciò che vediamo
quando svolgiamo quel procedimento,
quando svolgiamo quel procedimento,
07:59
and essentially what we see
193
467704
2517
e ciò che vediamo
08:02
is very large amounts of bone.
194
470221
1634
è una grande quantità di osso.
08:03
So in this picture, you can see the middle of the leg,
195
471855
2480
In figura vediamo il centro della gamba,
08:06
so the bone marrow,
196
474335
1501
il midollo osseo,
08:07
then you can see the original bone,
197
475836
1804
poi l'osso originale,
08:09
and you can see where that original bone finishes,
198
477640
2856
riuscite a vedere
quando l'osso originale termina,
quando l'osso originale termina,
08:12
and just to the left of that is the new bone
199
480496
2511
e proprio sulla sinistra il nuovo osso
08:15
that's grown within that bioreactor cavity,
200
483007
2037
cresciuto all'interno della cavità del bioreattore,
08:17
and you can actually make it even larger.
201
485044
2431
e la si può fare anche più grande.
08:19
And that demarcation that you can see
202
487475
2627
Quella zona demarcata che vedete
08:22
between the original bone and the new bone
203
490102
2351
tra l'osso originale e quello nuovo
08:24
acts as a very slight point of weakness,
204
492453
2013
funge da zona debole,
08:26
so actually now the surgeon can come along,
205
494466
2134
così il chirurgo può operarci,
08:28
can harvest away that new bone,
206
496600
2024
rimuovere l'osso nuovo,
08:30
and the periosteum can grow back,
207
498624
2203
e il periosteo può crescere ancora,
08:32
so you're left with the leg
208
500827
1869
e voi sarete lasciati con la gamba
08:34
in the same sort of state
209
502696
1550
nello stesso stato
08:36
as if you hadn't operated on it in the first place.
210
504246
2002
come se non fosse mai stata mai operata.
08:38
So it's very, very low in terms of after-pain
211
506248
3849
Non c'è quasi dolore post-operazione
08:42
compared to an iliac crest harvest.
212
510097
3855
se paragonato con il prelievo dalla cresta iliaca.
08:45
And you can grow different amounts of bone
213
513952
2104
Si possono crescere inoltre
diverse quantità d'osso
diverse quantità d'osso
08:48
depending on how much gel you put in there,
214
516056
2019
in base a quanto gel vi viene applicato,
08:50
so it really is an on demand sort of procedure.
215
518075
3202
così è per davvero una procedura su comando.
08:53
Now, at the time that we did this,
216
521277
2202
Ora, al tempo in cui abbiamo fatto questo,
08:55
this received a lot of attention in the press,
217
523479
3337
ci fu grande attenzione della stampa,
08:58
because it was a really nice way
218
526816
2431
perché era un modo davvero molto funzionale
09:01
of generating new bone,
219
529247
1466
di generare nuovo tessuto osseo,
09:02
and we got many, many contacts
220
530713
1995
e siamo stati contattati
09:04
from different people that
were interested in using this.
were interested in using this.
221
532708
2618
da diverse persone interessate a usarlo.
09:07
And I'm just going to tell you,
222
535326
1789
E a dirla tutta,
09:09
sometimes those contacts are very strange,
223
537115
2953
talvolta queste richieste sono molto strane,
09:12
slightly unexpected,
224
540068
1860
piuttosto inaspettate,
09:13
and the very most interesting,
225
541928
3062
e la richiesta più interessante,
09:16
let me put it that way, contact that I had,
226
544990
2285
mettiamola così, che ho ricevuto,
09:19
was actually from a team of American footballers
227
547275
3211
fu da un team di giocatori di football americani
09:22
that all wanted to have double-thickness skulls
228
550486
3380
che volevano avere un teschio spesso il doppio
09:25
made on their head.
229
553866
4281
nelle loro teste.
09:30
And so you do get these kinds of contacts,
230
558156
2724
Così uno accetta tali richieste,
09:32
and of course, being British
231
560880
2617
ma ovviamente, in quanto Britannica
09:35
and also growing up in France,
232
563497
1754
e cresciuta anche in Francia,
09:37
I tend to be very blunt,
233
565251
2142
tendo a essere molto diretta,
09:39
and so I had to explain to them very nicely
234
567393
2041
così ho dovuto spiegar loro con molto garbo
09:41
that in their particular case,
235
569434
1475
che nel loro caso specifico,
09:42
there probably wasn't that much in there
236
570909
2014
non c'era poi molto da proteggere
09:44
to protect in the first place.
237
572923
2988
lì dentro.
09:47
(Laughter)
238
575911
1570
(Risate)
09:49
(Applause)
239
577481
1253
(Applausi)
09:50
So this was our approach,
240
578734
1855
Dunque, questo è stato il nostro approccio,
09:52
and it was simple materials,
241
580589
1644
ed era su materia semplice,
09:54
but we thought about it carefully.
242
582233
1987
ma lo abbiamo pensato molto attentamente.
09:56
And actually we know that those cells
243
584220
1620
E sappiamo che quelle cellule
09:57
in the body, in the embryo, as they develop
244
585840
2138
nel corpo, nell'embrione,
nella fase di sviluppo
nella fase di sviluppo
09:59
can form a different kind of tissue, cartilage,
245
587978
3229
possono formare
diversi tipi di tessuto, cartilagine,
diversi tipi di tessuto, cartilagine,
10:03
and so we developed a gel that was slightly different
246
591207
2555
così abbiamo sviluppato un gel diverso
10:05
in nature and slightly different chemistry,
247
593762
2419
in natura, diverso nella costituzione chimica,
10:08
put it in there, and we were able to get
248
596181
2147
lo abbiamo immesso lì,
e siamo invece riusciti
e siamo invece riusciti
10:10
100 percent cartilage instead.
249
598328
2178
a ottenere il 100 per cento di cartilagine.
10:12
And this approach works really well, I think,
250
600506
2008
Questo approccio, credo, funziona molto bene
10:14
for pre-planned procedures,
251
602514
2482
per procedure pre-pianificate,
10:16
but it's something you do have to pre-plan.
252
604996
2872
ma è qualcosa che deve essere pianificato.
10:19
So for other kinds of operations,
253
607868
2268
Per altri tipi di operazione,
10:22
there's definitely a need for other
254
610136
1697
c'è assoluto bisogno di altri
10:23
scaffold-based approaches.
255
611833
2503
approcci strutturali.
10:26
And when you think about designing
256
614336
2369
E quando si pensa a ideare
10:28
those other scaffolds, actually,
257
616705
1638
queste altre strutture,
10:30
you need a really multi-disciplinary team.
258
618343
1971
si ha davvero bisogno
di un team multi-disciplinare.
di un team multi-disciplinare.
10:32
And so our team has chemists,
259
620314
2065
E così il nostro team ha chimici,
10:34
it has cell biologists, surgeons, physicists even,
260
622379
3377
biologi cellulari, chirurghi, perfino dei fisici,
10:37
and those people all come together
261
625756
2030
e tutti si uniscono
10:39
and we think really hard about
designing the materials.
designing the materials.
262
627786
2411
e pensiamo per bene a come ideare
queste sostanze.
queste sostanze.
10:42
But we want to make them have enough information
263
630197
2966
Ma vogliamo che abbiano informazioni sufficienti,
10:45
that we can get the cells to do what we want,
264
633163
2154
per portare le cellule a fare ciò che noi vogliamo,
10:47
but not be so complex as to make it difficult
265
635317
2377
ma non renderle tanto complesse
da rendere difficile
da rendere difficile
10:49
to get to clinic.
266
637694
1743
l'utilizzo clinico.
10:51
And so one of the things we think about a lot
267
639437
2751
Così una delle cose a cui pensiamo di più
10:54
is really trying to understand
268
642188
1795
è cercare veramente di comprendere
10:55
the structure of the tissues in the body.
269
643983
2377
la struttura dei tessuti del corpo.
10:58
And so if we think of bone,
270
646360
1660
Così pensiamo all'osso,
11:00
obviously my own favorite tissue,
271
648020
2624
di certo il mio tessuto preferito,
11:02
we zoom in, we can see,
272
650644
1557
facciamo un ingrandimento,
e possiamo vedere,
e possiamo vedere,
11:04
even if you don't know anything
about bone structure,
about bone structure,
273
652201
1882
anche se non sapete nulla
della struttura dell'osso,
della struttura dell'osso,
11:06
it's beautifully organized,
really beautifully organized.
really beautifully organized.
274
654083
2545
che è meravigliosamente organizzata,
davvero meravigliosamente.
davvero meravigliosamente.
11:08
We've lots of blood vessels in there.
275
656628
1887
Vi troviamo tantissimi vasi sanguigni.
11:10
And if we zoom in again, we see that the cells
276
658515
2339
E se ingrandiamo ancora,
vediamo che le cellule
vediamo che le cellule
11:12
are actually surrounded by a 3D matrix
277
660854
2972
sono circondate da una matrice tridimensionale
11:15
of nano-scale fibers, and they give a lot
278
663826
2171
da fibre di nano dimensioni, che forniscono
11:17
of information to the cells.
279
665997
2182
tante informazioni alle cellule.
11:20
And if we zoom in again,
280
668179
1614
Se continuiamo a ingrandire,
11:21
actually in the case of bone, the matrix
281
669793
2201
nel caso dell'osso, la matrice
11:23
around the cells is beautifully organized
282
671994
2151
intorno alle cellule
è meravigliosamente organizzata
è meravigliosamente organizzata
11:26
at the nano scale, and it's a hybrid material
283
674145
2467
in nano scala, ed è un materiale ibrido:
11:28
that's part organic, part inorganic.
284
676612
2584
parte organico, parte inorganico.
11:31
And that's led to a whole field, really,
285
679196
2072
E questo ha portato a un intero campo, davvero,
11:33
that has looked at developing materials
286
681268
2391
che si occupa di sviluppare sostanze
11:35
that have this hybrid kind of structure.
287
683659
2748
che hanno questo tipo di struttura ibrida.
11:38
And so I'm showing here just two examples
288
686407
3278
Adesso vi mostrerò solo due esempi
11:41
where we've made some materials
that have that sort of structure,
that have that sort of structure,
289
689685
3120
in cui si vede che abbiamo creato delle sostanze
che hanno quella struttura,
che hanno quella struttura,
11:44
and you can really tailor it.
290
692805
1438
e si possono davvero intrecciare.
11:46
You can see here a very squishy one
291
694243
2064
Qui potete vederne una molto appiccicosa
11:48
and now a material that's also
this hybrid sort of material
this hybrid sort of material
292
696307
4099
e adesso una che è una forma ibrida
11:52
but actually has remarkable toughness,
293
700406
1947
ma allo stesso tempo ha una notevole durezza,
11:54
and it's no longer brittle.
294
702369
1460
e non è più fragile.
11:55
And an inorganic material
would normally be really brittle,
would normally be really brittle,
295
703829
2456
Una sostanza inorganica risulterebbe
normalmente molto fragile,
normalmente molto fragile,
11:58
and you wouldn't be able to have
296
706285
1440
non si potrebbero ottenere
11:59
that sort of strength and toughness in it.
297
707725
2188
quel tipo di resistenza e durezza.
12:01
One other thing I want to quickly mention is that
298
709913
2489
Un'altra cosa che voglio dire rapidamente è che
12:04
many of the scaffolds we make
are porous, and they have to be,
are porous, and they have to be,
299
712402
2715
molte strutture che facciamo
sono porose, e devono esserlo,
sono porose, e devono esserlo,
12:07
because you want blood vessels to grow in there.
300
715117
2103
perché ci dovranno crescere vasi sanguigni.
12:09
But the pores are actually oftentimes
301
717220
1877
Ma molto spesso, i pori sono
12:11
much bigger than the cells,
302
719097
1293
più grandi delle cellule,
12:12
and so even though it's 3D,
303
720390
1711
e così, pur essendo tridimensionale
12:14
the cell might see it more
as a slightly curved surface,
as a slightly curved surface,
304
722101
3355
la cellula potrebbe vederlo più
come una superficie ricurva,
come una superficie ricurva,
12:17
and that's a little bit unnatural.
305
725456
1676
e questo risulta un po' innaturale.
12:19
And so one of the things you can think about doing
306
727132
2248
Quindi, ciò che si può pensare di fare è:
12:21
is actually making scaffolds
with slightly different dimensions
with slightly different dimensions
307
729380
3148
costruire strutture di differenti dimensioni
12:24
that might be able to surround your cells in 3D
308
732528
2793
che rendano possibile
circondare le cellule tridimensionali
circondare le cellule tridimensionali
12:27
and give them a little bit more information.
309
735321
2569
e dar loro più informazioni.
12:29
And there's a lot of work going
on in both of these areas.
on in both of these areas.
310
737890
3567
C'è molto lavoro da fare in entrambe queste aree.
12:33
Now finally, I just want to talk a little bit about
311
741471
3969
Infine, voglio solo parlarvi un po'
12:37
applying this sort of thing to cardiovascular disease,
312
745440
2708
dell'applicazione di tutto ciò
alle malattie cardiovascolari,
alle malattie cardiovascolari,
12:40
because this is a really big clinical problem.
313
748148
3263
perché questo è davvero
un bel problema clinico.
un bel problema clinico.
12:43
And one of the things that we know is that,
314
751411
3585
Una della cose che sappiamo è che,
12:46
unfortunately, if you have a heart attack,
315
754996
2239
sfortunatamente, se il cuore subisce un infarto,
12:49
then that tissue can start to die,
316
757235
2902
il tessuto poi comincia a morire,
12:52
and your outcome may not be very good over time.
317
760137
3751
e la resistenza potrebbe non essere
più così buona col passar del tempo.
più così buona col passar del tempo.
12:55
And it would be really great, actually,
318
763888
1710
E sarebbe davvero meraviglioso
12:57
if we could stop that dead tissue
319
765598
1919
se potessimo evitare che quel tessuto morto
12:59
either from dying or help it to regenerate.
320
767517
3985
continui a morire o aiutarlo a rigenerarsi.
13:03
And there's lots and lots of stem
cell trials going on worldwide,
cell trials going on worldwide,
321
771502
3248
Ci sono tantissimi esperimenti sulle cellule staminali
in corso in tutto il mondo,
in corso in tutto il mondo,
13:06
and they use many different types of cells,
322
774750
2072
usano tanti diversi tipi di cellule,
13:08
but one common theme that seems to be coming out
323
776822
2352
ma un dato in comune che sembra venir fuori
13:11
is that actually, very often, those cells will die
324
779174
2999
è che queste cellule, molto spesso, muoiono
13:14
once you've implanted them.
325
782173
1795
dopo essere state impiantate.
13:15
And you can either put them into the heart
326
783968
1875
Possono essere messe nel cuore,
13:17
or into the blood system,
327
785843
2020
o nell'apparato circolatorio,
13:19
but either way, we don't seem to be able
328
787863
2362
ma in ogni caso,
pare che non siamo ancora in grado
pare che non siamo ancora in grado
13:22
to get quite the right number of cells
329
790225
1867
di portare il giusto numero di cellule
13:24
getting to the location we want them to
330
792092
2242
nella zona in cui vogliamo arrivino
13:26
and being able to deliver the sort of beautiful
331
794334
4494
e poter così sviluppare questa
13:30
cell regeneration that we would like to have
332
798828
2740
rigenerazione cellulare che vorremmo
13:33
to get good clinical outcomes.
333
801568
3417
per ottenere buoni esiti clinici.
13:36
And so some of the things that we're thinking of,
334
804985
1983
Alcune cose a cui abbiamo pensato,
13:38
and many other people in the field are thinking of,
335
806968
3121
e molte altre persone del campo
ci stanno pensando,
ci stanno pensando,
13:42
are actually developing materials for that.
336
810089
3006
sono di sviluppare sostanze per questo.
13:45
But there's a difference here.
337
813095
1619
Ma qui c'è una differenza.
13:46
We still need chemistry, we still need mechanics,
338
814714
2210
Abbiamo ancora bisogno di sostanze chimiche,
della meccanica,
della meccanica,
13:48
we still need really interesting topography,
339
816924
2671
dell'interessantissima topografia,
13:51
and we still need really interesting
ways to surround the cells.
ways to surround the cells.
340
819595
2648
e degli interessanti modi di circondare le cellule.
13:54
But now, the cells also
341
822243
2511
Ma adesso, anche le cellule
13:56
would probably quite like a material
342
824754
2025
vorrebbero avere una sostanza
13:58
that's going to be able to be conductive,
343
826779
2018
che sia un conduttore,
14:00
because the cells themselves will respond very well
344
828797
4209
perché le cellule vi risponderebbero bene
14:05
and will actually conduct signals
between themselves.
between themselves.
345
833006
3479
e potrebbero condurre segnali tra loro.
14:08
You can see them now
346
836485
1516
Potete vederle adesso
14:10
beating synchronously on these materials,
347
838001
2475
battere in sincronia su queste sostanze,
14:12
and that's a very, very exciting development
348
840476
2779
e questo è uno sviluppo davvero emozionante
14:15
that's going on.
349
843255
2114
in corso.
14:17
So just to wrap up, I'd like to actually say that
350
845369
4824
Dunque, per riassumere, vorrei dire che
14:22
being able to work in this sort of field,
351
850193
2356
poter lavorare in questo campo,
14:24
all of us that work in this field
352
852549
1654
per tutti noi che lavoriamo in questo campo,
14:26
that's not only super-exciting science,
353
854203
2509
questa non è solo una scienza super emozionante,
14:28
but also has the potential
354
856712
2046
ma ha anche il potenziale
14:30
to impact on patients,
355
858758
1968
di avere un certo impatto sui pazienti,
14:32
however big or small they are,
356
860726
2430
siano essi grandi o piccoli,
14:35
is really a great privilege.
357
863156
1553
è davvero un gran privilegio.
14:36
And so for that, I'd like to thank all of you as well.
358
864709
3144
Per questo vorrei ringraziare anche tutti voi.
14:39
Thank you.
359
867853
1317
Grazie.
14:41
(Applause)
360
869170
4924
(Applausi)
ABOUT THE SPEAKER
Molly Stevens - Biomaterials researcherMolly 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."
Molly Stevens | Speaker | TED.com