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CAPITOLO 2
SCOPO DEL PROGETTO
L'impiego di materiali protesici nella riparazione della parete addominale (Ernioplastiche Prostetiche) è al giorno d'oggi una pratica comune, con evidenti benefici nelle riparazioni dei difetti erniari. In commercio esistono molte tipologie di protesi: le più utilizzate sono composte sia di polimeri sintetici e che di polimeri di derivazione biologica. La protesi ideale dovrebbe essere biocompatibile, avere una buona resistenza meccanica, un processo di biodegradazione/rimodellamento controllabile nonchè facilitare la crescita delle cellule. Generalmente, i polimeri sintetici hanno una buona resistenza meccanica, ma sono relativamente idrofobi e non favoriscono l'adesione cellulare. Per contro, polimeri di origine biologica come il collagene offrono diversi vantaggi, in quanto favoriscono l'adesione delle cellule grazie alla loro idrofilia e a specifiche interazioni cellulari ma hanno scarsa resistenza meccanica.
L'obiettivo del progetto MES-STAR è quello di arrivare all'immissione in commercio di protesi biodegradabili per la rigenerazione dei tessuti molli per i difetti della parete addominale. Lo scopo del lavoro di tesi è quello di caratterizzare biologicamente matrici innovative sia sotto il profilo dei materiali che le compongono che per la metodica applicata alla loro sintesi.
I biomateriali in commercio presentano diverse limitazioni, tra le più significative segnaliamo: la non completa biodegradazione degli impianti e il rilascio di prodotti di degradazione che possono danneggiare l'organismo; la cinetica di biodegradazione è scarsamente controllabile; il trasferimento di nutrienti alle cellule risulta limitato; rallentamento o addirittura blocco della rigenerazione, differenziazione e funzionalità del tessuto ospite. Per superare queste limitazioni, sia la composizione chimica che la procedura di preparazione delle protesi devono essere ottimizzati. Il progetto quindi si pone l'obiettivo di creare protesi che siano in grado di:
emulare l' ECM nativa riproducendo la sua tridimensionalità (struttura composta da nanofibre) in modo da riprodurre la complessa e dinamica interazione tra cellule e ECM;
41 modulare crescita, proliferazione e adesione cellulare tramite un'ottimizzazione
delle proprietà chimiche superficiali;
favorire la diffusione di sostanze nutritive all'interno della protesi; distribuire le forze interne lavorando su una adeguata geometria.
Lo studio si è avvalso della collaborazione della ditta DIPROMED s.r.l (San Mauro Torinese, TO), fornitrice delle protesi commerciali, e del DIMEAS (Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale) del Politecnico di Torino, che ha realizzato i materiali di nuova generazione utilizzati. Ambedue le tipologie sono state inizialmente testate per valutare la loro biocompatibilità con BJ Human Skin Fibroblast, seguendo le direttive ISO 10993 standard. Sui materiali risultati biocompatibili è stato valutato il trend di crescita cellulare seminando i fibroblasti, precedentemente citati, al 15% della densità di confluenza e valutandone la vitalità a tempistiche definite. Grazie a questo test abbiamo potuto paragonare l'adesione cellulare sui campioni (vitalità al giorno 0) nonché la diversa crescita delle cellule sulle varie tipologie di materiali (vitalità nei 21 giorni di coltura). Sui materiali che hanno mostrato un buon profilo di crescita sono state eseguite analisi per:
la valutazione della produzione di marker pro- e anti-infiammatori (7, 14 e 21 giorni): tale studio è molto importante per la valutazione degli effetti secondari dovuti all'innesto di protesi come la reazione da corpo estraneo e lo sviluppo del processo infiammatorio acuto e cronico;
la distribuzione del collagene di tipo I e III (giorno 21), essendo coinvolti nel processo di rigenerazione tissutale e quindi nella guarigione;
la composizione del secretoma (7, 14 e 21 giorni), che ci può fornire utili indicazioni sulla globalità delle interazioni tra cellule e materiale;
la presenza e l’attività delle metalloproteinasi MMP-2 e MMP-9 (giorno 14): questi due enzimi sono coinvolti in vari processi di degradazione della matrice e alcuni studi hanno mostrato il loro coinvolgimento nella sviluppo della patologia in esame.
L’ultima parte dello studio si basa sullo studio preliminare di citotossicità di un farmaco antifibrotico di nuova generazione, il pirfenidone, attualmente utilizzato per il trattamento della fibrosi polmonare. Queste analisi sono volte alla valutazione dello sviluppo d matrici a rilascio prolungato per limitare lo sviluppo della fibrosi nell’erniazione addominale.
