RICERCA ITALIANA     

Sintesi e caratterizzazione di ibridi organo-inorganici preparati con la tecnica sol-gel per la realizzazione di scaffolds per l'ingegneria dei tessuti craniofacciali.

Università degli Studi di Napoli "Federico II"

Abstract

La pratica clinica odontoiatrica e maxillofacciale odierna è in gran parte basata su terapie convenzionali che utilizzano materiali estranei al corpo del paziente.
In contrasto con i materiali convenzionali, l’ingegneria tissutale è un campo interdisciplinare che applica i principi dell’ingegneria e delle scienze della vita allo sviluppo di sostituti biologici che ripristinino, mantengano, o migliorino la funzione di un tessuto o un intero organo. In ambito craniofacciale, l’approccio di ingegneria tissutale si basa sul principio che le cellule staminali mesenchimali sono potenzialmente in grado di generare tutte le strutture craniofacciali. Di solito, scaffolds biomimetici sono necessari per garantire la crescita cellulare e la genesi dei tessuti. Lo scaffold, oltre a incoraggiare processi biologici quali la produzione di matrice extra-cellulare e la vascolarizzazione, ha anche un'importante funzione strutturale governata da una biomeccanica programmata. La progettazione di uno scaffold per la rigenerazione guidata di un tessuto richiede inevitabilmente un approccio multidisciplinare. Le unità operative coinvolte nel progetto di ricerca collaborano da diverso tempo nella progettazione di nuovi materiali per applicazioni biomediche, nella caratterizzazione meccanica e di biocompatibilità, nella simulazione al calcolatore e nell’utilizzo di tecniche avanzate di imaging non distruttive.
Lo scopo del nostro progetto è produrre e caratterizzare nuovi materiali >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Sandro Rengo Università degli Studi di NAPOLI "Federico II"

Obiettivo del Programma di Ricerca

L’obiettivo del Progetto di Ricerca è studiare, progettare e realizzare materiali per scaffolds e carriers da utilizzare nell’ingegneria dei tessuti duri. Tale progetto permetterà di realizzare substrati, dispositivi o scalffods, mediante compositi o ibridi a matrice polimerica rinforzati con componenti inorganica bioattiva.
L’obiettivo finale è la caratterizzazione completa degli scaffolds prodotti fino alla fase di ricerca “in vivo”.

In particolare i seguenti obiettivi saranno il riferimento per la verifica dei risultati raggiunti:
-Scelta della tecnica di sintesi da utilizzare in modo da ottenere materiali vetrosi e ibridi organo-inorganici da utilizzare nel campo dell’ingegneria tissutale.
-Studio della cinetica di gelazione e tecniche di essiccazione degli stessi.
-Caratterizzazione chimica e dei materiali ottenuti.
-Determinazione delle migliori condizioni di processo di compattazione a caldo di polveri bioibride per la rigenerazione dei tessuti duri con particolare riferimento a polveri a base di biossido di titanio oppure biossido di zirconio.
- Individuazione di due formulazioni, una a base di biossido di titanio e l’altra a base di biossido di zirconio, che meglio soddisfino i requisiti biomeccanici che deve possedere i materiali dedicati alla realizzazione di uno scaffold per tessuti duri quale l’osso.
-Determinazione delle migliori formulazioni e processo relativi all’aggiunta di una fase di sale >>>

Risultati parziali attesi

Materiali ibridi organo-inorganici ottenuti nella fase 1 e caratterizzati nella fase 2.
I materiali ibridi organo-iorganici ottenuti con la tecnica sol-gel, possono essere usati per vari scopi. Infatti, oltre che per realizzare scaffolds, scopo principale del presente progetto, i materiali sintetizzati potranno anche essere utilizzati in tecniche di rigenerazione combinate con rilascio controllato di farmaci, in quanto è possibile incorporare in essi molecole quali fattori di crescita o farmaci antibiotici e antinfiammatori. La tecnica sol-gel ci permettere di modificare infatti le caratteristiche macroscopiche dei materiali agendo durante la sintesi ossia microscopicamente.
I materiali preparati con tale tecnica offrono anche il vantaggio di essere, oltre che ottenuti sottoforma di polveri di varie granulometria anche deposti utilizzando spin o dip coater come substrato su altri materiali. La deposizione di strati sottili ha il vantaggio di ottenere materiali con svariate forme e dimensioni parametro molto importante per le varie esigenze mediche.

Scaffolds per ingegneria tissutale realizzati nella fase 3.
In seguito alla selezione di due formulazioni di materiali ibridi organo-inorganici, una a base di biossido di titanio e l’altra a base di biossido di zirconio, otterremo, tramite la tecnica del salt-leaching, scaffold porosi da utilizzarsi nell’ingegneria dei tessuti duri.
Allo scopo di raggiungere l’obiettivo finale della >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

“Ingegneria tissutale” è una dizione generica per una serie di metodi grazie ai quali, il tessuto perduto come risultato di un trauma o patologia, potrebbe essere ripristinato. È possibile utilizzare solo cellule (come nel caso del trapianto del midollo osseo), ma per la ricostruzione dentale e craniofacciale sono più frequentemente utilizzate cellule in combinazione con appropriati scaffolds e carriers (1).
Negli ultimi anni, la ricerca sulle cellule staminali mesenchimali postnatali adulte è diventata un campo eccitante e produttivo. Ricavare cellule dal paziente stesso riduce al minimo i costi per l’ottenimento, ed evita le implicazioni di ambito legale ed etico. Sia il tessuto connettivo di supporto del midollo osseo, sia la polpa dentaria contengono popolazioni di cellule staminali stromali, chiamate rispettivamente BMSSCs e DPSCs. Queste linee cellulari hanno un alto potenziale proliferativo capace di rigenerare i rispettivi microambienti con notevole fedeltà, incluse le strutture mineralizzate circostanti di osso e dentina (2,3).
Solitamente, sono necessari scaffolds biomimetici temporanei per facilitare la crescita cellulare e la genesi dei tessuti.
Lo scaffold oltre a incoraggiare processi biologici quali la produzione di matrice extra-cellulare e vascolarizzazione ha anche un'importante funzione strutturale governata da una biomeccanica programmata. Uno scaffold progettato per la rigenerazione di un tessuto duro, infatti, deve inizialmente >>>