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Conclusioni
Lo scopo di questo lavoro di tesi è stato quello di realizzare un dispositivo multifunzionale capace di stimolare uno smart scaffold conduttivo per l'electroadsorption di proteine. Le fasi di sviluppo del sistema hanno previsto la realizzazione del dispositivo e la realizzazione e caratterizzazione dello scaffold. Il dispositivo ha dimostrato il vantaggio di essere adattabile a piastre standard per colture cellulari da 24 pozzetti e di essere versatile nel montaggio. È stato inoltre presentato un nuovo approccio relativo alla realizzazione di uno scaffold conduttivo costituito da un substrato di PolyShrink (polistirene termoretraibile) su cui vengono depositati uno strato di Au (6 nm) e uno strato di PEDOT:PSS (45 nm). Questi scaffold presentano in superficie corrugazioni che si formano per un effetto di surface wrinkling degli strati di Au e PEDOT:PSS, dovuto al restringimento del substrato quando viene scaldato a una temperatura di 160°C per alcuni minuti. L’interesse per la formazione di corrugazioni isotrope o anisotrope con dimensioni sub-micrometriche sulla superficie degli scaffold deriva dalla nota influenza di tali topografie nel promuovere la crescita delle cellule lungo direzioni ben definite, Per questo motivo, e al fine di controllare finemente la topografia attraverso i parametri del processo di fabbricazione è stato necessario indagare in dettaglio l’effetto della variazione degli spessori degli strati di Au e di PEDOT:PSS sulle caratteristiche topografiche finali dello scaffold corrugato. Una volta ottimizzato il processo e caratterizzata la topografia degli scaffold essi sono stati impiegati in un esperimento di electroadsorption di proteine sulla superficie attiva dello
scaffold, costituita dal polimero conduttivo PEDOT:PSS. L’efficiente adsorbimento di
proteine sulla superficie dello scaffold è un presupposto fondamentale per garantire condizioni ottimali di crescita e sviluppo cellulare Lo scaffold è stato stimolato con correnti diverse per promuovere l'electroadsorption di proteine fluorescenti (Fibronectina e Poli-D-Lisina) marcate con Oregon Green® 488 e l’adsorbimento è stato quantificato tramite una lettura della fluorescenza effettuata tramite un lettore di piastre. I risultati ottenuti hanno dimostrato che le proteine si adsorbono in maniera uniforme sulle superfici degli scaffold e che il processo di elctroadsorption è notevolmente più efficiente rispetto all’adsorbimento in assenza di attivazione elettrica. Infine sebbene il sistema complessivo non sia ancora stato testato con cellule, esso costituisce un’ottima base per riprodurre in vitro più stimoli contemporaneamente, avvicinandosi molto alle reali condizioni che normalmente si trovano in vivo e configurandosi quindi come un interessante strumento per tissue engineering.
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Sviluppi Futuri
Prendendo spunto dai risultati ottenuti in questo lavoro di tesi, sarà possibile in futuro testare il sistema con diverse linee cellulari e arricchire il dispositivo con tool progettati
ad hoc, che permettano altri tipi di stimolazione, che il presente lavoro di tesi non ha
affrontato. Un esempio è rappresentato dai trasduttori piezoelettrici, in grado di fornire stimoli meccanici (sotto forma di ultrasuoni) alle colture cellulari; un altro esempio è rappresentato da campi magnetici, sia statici che variabili, ottenibili mediante bobine miniaturizzate. Oltre alla stimolazione sarà possibile studiare e monitorare in tempo reale le cellule sia con analisi ottiche (ad esempio inserendo una fibra ottica o rendendo il guscio esterno trasparente) che con misure elettriche (biopotenziali, impedenza, ecc.) rilevate all'interfaccia elettrodo-cellule. Per quanto riguarda gli scaffold costituiti da PolyShrink ed un doppio strato Au/PEDOT:PSS, possibili sviluppi futuri consisteranno in una caratterizzazione approfondita della topografia dei campioni biassiali (topografia isotropica), oltre alla valutazione degli effetti di tale topografia sui processi cellulari.