Nuovi Idrogeli per l'Ingegneria Tissutale ed il Drug Delivery

Abstract

Il progetto, si è prefisso lo scopo di sviluppare, utilizzando un materiale come il chitosano, uno scaffold polimerico tubulare biodegradabile-bioriassorbibile, di dimensioni compatibili con il coledoco umano e che abbia la capacità di fungere da supporto per il rilascio controllato di farmaci, come i peptidi antimicrobici precedentemente descritti. Lo scaffold è stato utilizzato come protesi per la riparazione o sostituzione chirurgica in quelle patologie traumatiche e degenerativo/infiammatorie che colpiscono il dotto biliare. Per raggiungere tale finalità, la ricerca è stata condotta in collaborazione con i Dipartimenti di Medicina Sperimentale e di Scienze Chirurgiche dell’Università di Parma. Obbiettivo iniziale è stato quello di valutare le soluzioni di chitosano migliori per la costruzione dello scaffold. In particolare lo scopo è stato quello di costruire uno scaffold 3D citocompatibile, impermeabile alla bile e meccanicamente resistente alle suture chirurgiche; ciò è stato fatto studiando l’influenza della concentrazione di chitosano e di viscosizzanti nella soluzione di partenza, sulla struttura microscopica ed sulla microarchitettura dello scaffold. Inoltre, è stata determinata la porosità e la rugosità della superficie per determinare quale influenza hanno tali parametri sulla colonizzazione cellulare e sulla funzionalità di impianto della protesi. La tappa successiva ha riguardato lo studio del caricamento di un polipeptide, ad azione antimicrobica, sullo scaffold e la determinazione della cinetica di rilascio, della citotossicità e dell’attività antimicrobica in vitro. La caratterizzazione del biomateriale e del dispositivo destinato ad un contatto sul medio e lungo termine con l’organismo non può essere completa senza una valutazione di biocompatibilità; per cui sono stati effettuati, su conigli, dei test di breve durata i quali hanno fornito informazioni circa l’interazione tra materiale e tessuti viventi e le eventuali complicanze sistemiche. Si sono inoltre valutati gli effetti pirogenici, immunologici e tossici associati alla presenza del dispositivo.

The aim of the present work was to develop an artificial bile duct for treatment of neoplastic or flogistic diseases of biliary tree. Our research is focused on evaluating the feasibility of different tissue engineering platforms to support the formation of bile duct. Our previous work was focused on developing a novel promising candidate biomaterials for tissue regeneration and repair. We developed a bilayered chitosan tubes prepared with a chitosan powders with 95% deacetylation rate. The porous scaffolds were fabricated by solubilizing chitosan in dilute glacial acetic acid, transferring the solution to a cylindrical mould, freezing at -80°C followed by overnight freeze-gelation. Several physico-chemical variables such as microstructural architecture, porosity, elongation strength, fluid permeability and enzymatic degradation were studied. A polymer concentration of 4.5% (w/v) was most suitable for scaffold fabrication. Histology (hematoxylin and eosin) and immunohistochemistry procedure (proliferation and differentiations markers) were used for the cellularized constructs under different conditions. These results show that the artificial bile duct thus developed can be a promising technology for the production of prosthesis to be used in reparation or surgical substitution of the native bile duct.