Sezione A Materiali biosintetici per microfabbricazioni di scaffolds
SEZIONE A
Materiali biosintetici per
microfabbricazioni di scaffolds
Sezione A Materiali biosintetici per microfabbricazioni di scaffolds
Presentazione della Sezione A - 1
A.1 Presentazione della Sezione A
La Sezione A è stata articolata in tre capitoli, ciascuno dei quali è incentrato sulla produzione e/o caratterizzazione di materiali diversi (polimeri di sintesi a base di PCL; miscele tra polimeri naturali; miscele tra PCL e polimeri naturali) e alla loro applicazione per l’ottenimento di scaffolds, attraverso opportune tecniche di microfabbricazione.
Negli ultimi anni sono state sviluppate differenti tecniche di microfabbricazione. I grandi sforzi compiuti in tale direzione si basano sul fatto che gli studi condotti in passato hanno dimostrato l’esistenza di una reazione delle cellule alla topografia del substrato sul quale sono seminate e che alcune funzioni cellulari sono addirittura enfatizzate o represse in conseguenza della geometria scelta. Per questo motivo, risulta di fondamentale importanza la realizzazione di microstrutture con una geometria ben definita, in modo da potere analizzare i fattori topologici, che influenzano la singola attività cellulare, in accordo con il tipo di cellula esaminata. Le dimensioni caratteristiche della topografia prodotta, che inducono il massimo livello di reazione in una cellula possono variare apprezzabilmente da un tipo cellulare ad un altro. Le principali reazioni osservate nelle cellule, rispetto alla topografia del substrato sono:
• L’adesione: è bene noto da tempo che una rugosità generale e casuale della superficie, con dimensioni dell’ordine dei micrometri, può influenzare l’adesione cellulare. Per alcuni tipi cellulari, la reazione è positiva, per altri risulta negativa;
• L’orientamento: in generale, le cellule assumono lo stesso orientamento della topografia 24 h dopo la semina. Ci sono casi in cui la reazione è più graduale, in base alle caratteristiche del
pattern;
• Il movimento: un’accelerazione del movimento cellulare è stata osservata su substrati con scanalature. Le cellule che si spostano su una superficie piatta seguono un percorso casuale, in assenza di stimoli come gradienti chimici, elettrici, o di altri segnali orientati. È importante considerare che su una struttura guida, le cellule potrebbero esibire anche un’inibizione del movimento a causa del contatto;
• L’attivazione: alcune cellule come macrofagi o fibroblasti reagiscono al contatto con substrati presentanti micro-topografie con una riorganizzazione del citoscheletro.
Le tecniche di microfabbricazione attualmente disponibili sono numerose, di tipo diverso e consentono di ottenere risultati di alto livello nel mondo dei sistemi microscopici. Le più comuni tecniche di microfabbricazione sono state descritte nel Capitolo 1 (c.f.r. 1.3.1.3.1.2). Esse si basano sui principi della prototipazione rapida, metodologia usata largamente in industria, e prevedono l’uso di un sistema CAD/CAM che permette di creare la struttura strato per strato e di controllare le varie fasi della sua realizzazione. Nei capitoli successivi e relativi alla Sezione A, vengono riprese, in particolare, le tecniche di deposizione assistita tramite microsiringa (PAM), di soft lithography (SL) e di Selective Laser Sintering (SLS) che sono state introdotte nella parte introduttiva (Capitolo 1).
B.1.1 Obiettivi del lavoro sviluppato nella Sezione A
La Sezione A è composta da tre capitoli, ciascuno dei quali tratta l’applicazione di opportune tecniche di microfabbricazione a materiali biocompatibili diversi: nel Capitolo 2 la tecnica di deposizione assistita tramite microsiringa è stata adoperata per alcuni polimeri di sintesi, nel Capitolo 3 sono state prodotte microstrutture bidimensionali da miscele chitosano/gelatina tramite soft lithography e nel Capitolo 4 alcune miscele “bioartificiali” a base di PCL sono state sinterizzate tramite laser in microstrutture bi- e tri-dimensionali. L’obiettivo principale dei Capitoli 2-4 è stato quello di caratterizzare un’ampia gamma di materiali biodegradabili a base di PCL e polimeri naturali e di trovare quelli maggiormente adatti ad applicazioni nell’Ingegneria Tissutale. Per ognuno dei materiali selezionati, sono state eseguite opportune microfabbricazioni che costituiscono un esempio di utilizzo innovativo dei materiali studiati nel settore biomedicale.
