Capitolo 5: Conclusioni

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Negli ultimi anni,vista la continua carenza di organi da trapiantare, è divenuto sempre più importante trovare una valida soluzione al problema dei trapianti.Per dare una risposta positiva a tale richiesta, si è sviluppata l’Ingegneria tissutale, che si prefigge di realizzare neotessuti utilizzando scaffold polimerici a geometria controllata, che rappresentino una buona base di adesione per le cellule del tessuto da rigenerare.

Per far ciò è fondamentale non solo sintetizzare nuovi polimeri con buona biocompatibilità, ma occorre realizzare anche scaffold che simulino il tessuto originale non solo dal punto di vista topologico ma anche dal punto di vista meccanico. Infatti solo se le proprietà meccaniche del polimero approssimano quelle del tessuto originario,le cellule riescono ad attivare tutti i processi cellulari che portano alla rigenerazione del tessuto originario.

In questo ambito rientra questo lavoro di Tesi,che ha avuto come scopo la caratterizzazione fisico-meccanica di nuovi materiali per la rigenerazione tissutale, permettendo di trarre le seguenti conclusioni:

1. le miscele a base di chitosano e gelatina presentano una reticolazione più efficace se questa è ottenuta per via chimica, e che in seguito al bagno in terreno di coltura, tali materiali tendono a degradare la componente di gelatina ed a presentare un modulo di Young più basso. Da una attenta analisi delle proprietà meccaniche di questi materiali si nota inoltre che essi presentano il tipico andamento di un corpo viscoelastico e che le loro proprietà possono essere modulate al variare della concentrazione di gelatina. Per tale motivo, comparando le loro caratteristiche meccaniche con quelle dei tessuti biologici originari, è possibile utilizzare tali materiali nella rigenerazione sia del tessuto nervoso, sia di parte del sistema visivo (sclera e cornea), che della valvola tricuspide nonché della cartilagine.

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2. Il poliuretano sintetizzato,vista la sua buona lavorabilità con il sistema PAM, a differenza delle miscele suddette, può essere utilizzato per la realizzazione di scaffold polimerici per la rigenerazione tissutale, semplicemente modulando la geometria della cella base delle strutture, e precisamente variando il numero dei lati di tale cella. Infatti maggiore è il numero dei lati e maggiore risulta essere l’impedenza meccanica dello scaffold. Tali scaffold possono quindi essere utilizzati per la rigenerazione dei tendini nonché del tessuto nervoso. 3. Le proprietà meccaniche delle miscele di chitosano e gelatina non sono

soggette alla proprietà di additività e per tale motivo occorre ricorrere ad un modello fisico-matematico predittivo (Equivalent Box Model) che permette di calcolare a priori la composizione di una miscela polimerica bicomponente, che presenti le caratteristiche meccaniche adatte alle applicazioni specifiche, partendo dai valori dei moduli di Young dei componenti puri.

In base alle conclusioni ottenute in questo lavoro di Tesi, si aprono nuovi orizzonti di ricerca ed in particolare sono:

1. l’individuazione di un solvente volatile che permetta di sciogliere le miscele di chitosano e gelatina, in maniera tale da ottenere soluzioni polimeriche che possano essere deposte tramite il sistema PAM, in modo da valutare come anche con questi materiali sia possibile modulare le proprietà meccaniche, non solo al variare della concentrazione di gelatina, ma anche al variare della topologia strutturale.

2. La realizzazione di scaffold polimerici di poliuretani con tipologie differenti rispetto a quella utilizzata nel presente lavoro. Infatti il poliuretano utilizzato fa parte di una serie di polimeri sintetizzati nei nostri laboratori. Questi polimeri presentano una struttura segmentata costituita dall’alternanza di blocchi rigidi e di blocchi flessibili lungo la catena. Variando la natura dei segmenti costituenti è possibile ottenere materiali con un ampio spettro di proprietà chimico-fisiche e meccaniche. Un ulteriore elemento di versatilità di questi sistemi è dato dalla

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presenza di un copolimero a base di policaprolattone e di polietilenglicol come elemento flessibile, la cui composizione può essere variata con continuità, facendo variare le proprietà intrinseche del materiale. L’analisi meccanica effettuata in questo lavoro sarà estesa agli altri polimeri della serie come indagine preliminare della loro applicabilità come scaffold per specifici sistemi biologici. Si può anche pensare di variare il sovente volatile utilizzato per sciogliere il poliuretano, utilizzando altri solventi volatili come l’acetone e il dicloroetano, verificando le eventuali variazioni delle proprietà meccaniche delle microstrutture ottenute.

3. La realizzazione di microstrutture polimeriche utilizzando come tecnica di microfabbricazione la soft lithography e valutando come questa permetta di variare le proprietà meccaniche del materiale, eventualmente permettendoci di ampliare il range di utilizzo di tali materiali per la rigenerazione dei tessuti umani.

4. Il testaggio cellulare in vitro e/o in vivo degli scaffold studiati per l’analisi diretta della rigenerazione cellulare.