CAPITOLO 7
Conclusioni
L’obiettivo che si è proposto questo lavoro di tesi è stata la progettazione e realizzazione di un sistema a rilascio di farmaco, basato sull’utilizzo di un array di CNT. I nanotubi di carbonio, negli ultimi anni, hanno riscosso ampio successo nell’ambito della ricerca, grazie alle loro caratteristiche di alta conducibilità elettrica, buona resistenza meccanica, biocompatibilità e grazie alle dimensioni nanometriche che li rendono potenziali materiali per poter ristabilire intricate connessioni a livello neurale.
Il sistema sviluppato ha dovuto rispettare particolari specifiche, quali lunghi tempi di rilascio (ordine dei giorni), perfetta adesione cellulare e mantenimento dell’attività del farmaco.
Il percorso sperimentale che ha portato alla realizzazione dell’interfaccia ha visto diverse fasi, in cui sono state affrontate varie problematiche: il miglioramento delle caratteristiche elettriche e meccaniche, la scelta del film di polimero per il rilascio, la modellazione matematica e agli elementi finiti del sistema ed in conclusione la validazione in vitro dell’efficacia dell’interfaccia realizzata attraverso prove su cellule.
Per il miglioramento delle caratteristiche meccaniche ed elettriche, sono stati testati due materiali: il PPy e l’ossido di silicio, entrambi suggeriti da precedenti lavori in letteratura. Il deposto attraverso sputtering, garantisce molto efficacemente che i nanotubi mantengano l’allineamento verticale dopo immersione in soluzioni acquose, poiché generalmente accade che essi tendano ad unire le punte a causa del fenomeno dello steaking. Il PPy, deposto con il metodo dell’elettrodeposizione, oltre al miglioramento delle caratteristiche meccaniche, provvede all’aumento della conducibilità elettrica dei CNT, a fronte di un’eventuale applicazione del sistema come elettrodo neurale per la rilevazione
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dei segnali biologici. È stata inoltre valutata la cinetica di deposizione del polipirrolo, ossia la relazione tra il tempo di deposizione e lo spessore del film, al fine di poter depositare solo un sottile strato di polimero, dell’ordine dei nm, sulla superficie dell’array.
Per il sistema a rilascio di farmaco sono state vagliate diverse ipotesi di materiali: l’alginato, gia utilizzato in letteratura, il collagene, promotore dell’adesione cellulare e il polipirrolo il cui utilizzo è suggerito da lavori precedenti per l’inglobamento di sostanze attive. La scelta è ricaduta sull’alginato che ha dimostrato di soddisfare le specifiche in termini di cinetica di rilascio, ossia di capacità di rilasciare la proteina in tempi lunghi. La cinetica di rilascio è stata valutata attraverso analisi spettrofotometrica.
La modellazione matematica del film di alginato per la realizzazione del sistema a rilascio è stata fatta sulla base delle specifiche imposte dai CNT: lo spessore del film deposto è necessario che fosse minore rispetto all’altezza dei CNT. Sulla base di questo, si è dunque proceduto al calcolo delle quantità e delle concentrazioni da adoperare.
Attraverso l’analisi agli elementi finiti (programma FEMLab), è stato possibile effettuare una simulazione della diffusione della proteina da una porzione dell’array e ottenere i profili di concentrazione all’interfaccia array/cellule.
Infine sono state eseguite prove in vitro utilizzando come linea cellulare i fibroblasti renali felini. Sono state condotte due tipologie di prove: entrambi gli array rivestiti da film di PPy e film di ossido di silicio sono stati testati in vitro. A questi sono stati aggiunti il film di alginato con intrappolata l’albumina fluorescente, marcata FITC e successivamente la fibronectina per garantire l’adesione cellulare.
Dall’analisi in fluorescenza e dalle immagini al FIB, è risultato che il sistema sviluppato rappresenta un buon substrato per la crescita cellulare e che la proteina ha rilasciato correttamente.
Il picco di fluorescenza è stato ottenuto dopo 6 ore di incubazione, ottenendo al microscopio a fluorescenza un “tappeto”di cellule fluorescenti sul substrato di CNT, mentre dopo 24 ore il segnale di fluorescenza è diminuito. Da un’ulteriore analisi al microscopio a fascio ionico è apparso evidente che dopo 24
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ore le cellule appaiono con la forma tipica allungata dei fibroblasti ed addirittura in fase di replicazione.
In conclusione, il sistema realizzato ha dato buoni risultati in termini di rilascio di farmaco ed ha dimostrato che i CNT sono un buon substrato per la crescita e l’eventuale differenziazione di cellule. La tecnica messa a punto nel presente lavoro di tesi risulta essere innovativa e rappresenta un importante punto di partenza per l’approfondimento dell’argomento e per gli sviluppi futuri in questo settore. Tali sviluppi potrebbero essere indirizzati allo sviluppo di un’interfaccia a rilascio di farmaco che provveda al rilevamento di segnali elettrici provenienti dalle cellule che aderiscono al substrato di CNT. Ciò permetterebbe la realizzazione di elettrodi neurali per applicazioni mediche e per impianti in vivo nonchè il rilascio di farmaco da film sottile di alginato.
