Agarosio è un polisaccaride galactano lineare purificato derivato dall'agar, estratto da alghe marine rosse (specie di Rhodophyta come Gracilaria e Gelidium). È ampiamente riconosciuto per la sua capacità di formare gel termoreversibili essenziali in biologia molecolare e biotecnologia.
Struttura molecolare
L'agarosio consiste in unità disaccaridiche ripetitive di agarobiosio composte da D-galattosio β-(1→4)-legato a 3,6-anidro-L-galattopiranose α-(1→3), formando catene polimeriche lineari non cariche di circa 800 residui di galattosio, corrispondenti a un peso molecolare medio di circa 120 kDa. La presenza del ponte 3,6-anidro conferisce rigidità conformazionale alla catena principale del polimero, promuovendo la formazione di doppie eliche che si aggregano ulteriormente in fibre quasi rigide con diametri di 20–30 nm attraverso estesi legami a idrogeno.
Gelificazione e proprietà fisico-chimiche
Quando disciolto in acqua bollente a concentrazioni tipicamente comprese tra l'1 e il 3% (p/v), l'agarosio subisce una transizione reversibile sol-gel al raffreddamento, formando una rete di idrogel tridimensionale con dimensioni dei pori tra 50 e 200 nm, inversamente correlate alla concentrazione del polimero. La stabilizzazione del gel è mediata principalmente da legami a idrogeno inter-elica. I gel di agarosio mostrano isteresi termica, fondendo a temperature superiori a 80–95 °C mentre si solidificano a 35–45 °C. Sono caratterizzati da alta chiarezza ottica, bassa elettroendosmosi (EEO < 0,1%) e contenuto minimo di solfato (< 0,2%), parametri che influenzano direttamente la purezza e le prestazioni di setacciamento elettroforetico. Inoltre, l'agarosio è stabile in un intervallo di pH 4–9, tollera l'autoclavatura e dimostra un'eccellente biocompatibilità senza immunogenicità rilevabile.
Applicazioni biomediche
Gli idrogel di agarosio sono ampiamente utilizzati come matrici inerti per l'incapsulamento cellulare in ingegneria tissutale, come depositi a rilascio controllato per diffusione di farmaci e come componenti strutturali di bioink per la bioprinting tridimensionale. Le loro proprietà meccaniche possono essere regolate in un ampio intervallo (circa 0,1–100 kPa) e mostrano comportamento di assottigliamento da taglio favorevole per tecniche di fabbricazione basate su estrusione. Derivati modificati chimicamente, come l'agarosio metacrilato, consentono la reticolazione fotochimica e la generazione di scaffold meccanicamente stabili che supportano processi cellulari specializzati, inclusa la differenziazione condrogenica e la coltura di cellule neurali.
