Riassunto analitico
I difetti ossei di dimensioni critiche (CSD) sono danni a carico dell’apparato muscolo-scheletrico di varia eziologia e di dimensioni tali da non consentire il recupero spontaneo. Tra le attuali opzioni di trattamento chirurgico standard si annoverano l'allotrapianto e l'autotrapianto, le quali però, presentano alcune limitazioni legate a: scarsa quantità di tessuto disponibile, elevati costi, possibilità di trasmissione di infezioni e induzione di possibili reazioni di rigetto.
Il ricorso agli approcci di ingegneria tissutale permette di superare alcune di queste criticità grazie all’utilizzo di materiali con proprietà osteogeniche, osteoconduttive ed osteoinduttive.
Le terapie di ingegneria tissutale per la rigenerazione ossea includono la combinazione di scaffolds, di modelli cellulari appropriati e di stimoli chimici e/o fisici (vale a dire molecole di segnalazione e sollecitazioni meccaniche, rispettivamente), allo scopo di riprodurre l'interazione tra cellule e matrice extracellulare durante il processo di rigenerazione ossea.
In questo studio si propone l’utilizzo di ossicini sclerali (OSs) per la riparazione di fratture CSD. Essi sono particolari segmenti ossei naturalmente decellularizzati, di forma piatta e quadrangolare che costituiscono un anello rigido lungo il confine sclero-corneale del bulbo oculare di vertebrati inferiori (in questo caso di specie aviarie).
Al fine di adattare questi scaffold naturali alle diverse dimensioni di fratture CDS si propone, inoltre, di introdurli all’interno di matrici 3D, assemblate mediante printing ad hoc, utilizzando due tipologie di materiali sintetici: Dental SG Resin (DR) e Shape Memory (SM).
Gli obbiettivi di questa tesi sono: 1) la caratterizzazione morfologica dei materiali utilizzati (OS, DR, SM); 2) la valutazione della biocompatibilità dell’OS (in vitro e in vivo) e dei materiali sintetici (in vitro); 3) la valutazione del potenziale angiogenico e osteoinduttivo dell’OS in vivo.
Tra le metodologie impiegate per definire la morfologia dei materiali, sono state utilizzate tecniche di stereomicroscopia e di microscopia elettronica a scansione (SEM). Nella seconda fase della sperimentazione, è stata saggiata la biocompatibilità dei materiali valutando inizialmente i cambiamenti di pH indotti dall’incubazione di questi materiali in medium standard per colture cellulari; successivamente, sono state effettuate prove di vitalità e adesione cellulare coltivando, sugli scaffold, cellule endoteliali.
Infine, è stato utilizzato il modello di ratto per effettuare impianti sottocutanei di OSs. Sono emersi interessanti risultati che mostrano biocompatibilità, elevato potenziale angiogenico ed evidenze che permettono di ipotizzare che l’OS abbia proprietà osteoinduttive.
L’obiettivo futuro, in una prospettiva traslazionale applicativa, è la progettazione di uno scaffold 3D funzionalizzato, composto da due parti: 1) un costrutto sclerale che fungerà da innesco del processo di ossificazione; 2) una matrice 3D che ospiti più costrutti sclerali e che sia stampabile, con geometria idonea ad occupare le eterogenee dimensioni dei difetti ossei critici.
Il modello proposto è diretto al ripristino delle fratture di dimensioni critiche ossee (CDS) sia nell’uomo, in ambito ortopedico ed oro-maxillo-facciale, che negli animali da reddito, in ambito veterinario.
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