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La ricerca di farmaci e terapie efficaci contro le malattie ha come tappa obbligata il passaggio da una fase di sperimentazione del farmaco sul tessuto malato per valutarne efficacia e tollerabilità. La ricerca in vitro si presenta come una strada concreta e percorribile, seppure con alcune limitazioni. Per prima cosa i tessuti coltivati ex vivo su supporti bidimensionali (capsule Petri per esempio) mal rispecchiano l’effettiva struttura tridimensionale che sono chiamate a simulare (nel nostro caso il midollo osseo, una complessa struttura spugnosa e porosa con la presenza di caratteristiche nicchie midollari, dalla cruciale importanza per il corretto funzionamento del midollo sano così come per molte sue alterazioni, le quali non potrebbero essere mimate efficacemente su supporti bidimensionali) alterando in tal modo le risposte biologiche al farmaco e rendendo difficile correlare il comportamento in vitro a quello in vivo. Una possibile soluzione di questo problema è l’utilizzo di supporti tridimensionali (scaffold) che mimino il tessuto di riferimento permettendo una migliore e più attendibile simulazione. A questo proposito già da diversi anni la ricerca si concentra per trovare tecnologie sempre più adatte alla realizzazione di scaffold dalle geometrie biomimetiche e in materiali biocompatibili capaci di supportare efficacemente le colture cellulari a lungo e in modo stabile.
La realizzazione degli scaffold avverrà tramite due diverse tecnologie, il salt-leaching e la stereolitografia. Il salt-leaching è la più semplice ed economica tra le due tecnologie e permette di realizzare scaffold porosi in materiali polimerici con il semplice utilizzo di modeste quantità di solvente e di sale, oltre a pochi grammi di polimero. La stereolitografia dal canto suo è meno semplice ed economica e richiede attrezzature più costose e complesse però permette di ottenere un architettura controllata per quanto riguarda la porosità (percentuale e dimensione dei pori) e la struttura.
Gli scaffold prodotti devono essere sterilizzati per evitare pericolose contaminazioni che renderebbero molto difficile portare a termine l’esperimento invalidando i risultati dal punto di vista biologico. Dopo la sterilizzazione gli scaffold verranno rivestiti con proteine come il collagene, con l’intento di favorire il bioriconoscimento cellulare agevolando l’adesione delle colture cellulari al substrato, tuttavia è previsto che alcuni campioni restino tal quali per studiare l’incidenza del rivestimento sull’efficacia dello scaffold come supporto per l’adesione, crescita e moltiplicazione delle cellule coltivate. Si è preferito l’uso del collagene ad altre proteine, che pur sono presenti nella matrice extracellulare (ECM), dal momento che quest’ultimo è il più abbondante elemento della ECM e, come evidenziato dalla ricerca bibliografica, si è già dimostrato adatto ad applicazioni simili. Si può ipotizzare che in una seconda fase dello studio l’efficacia del collagene per la nostra particolare applicazione sia testata contro sostituti probabili, anche in miscele a varie percentuali di elementi.
I materiali utilizzati sono il polimetilmetacrilato (PMMA) e il poliuretano (PU) che sono entrambi processabili con le due tecnologie scelte (anche se per la stereolitografia sarà necessario partire da MMA monomero e da una resina uretanica fotopolimerizzabile) e sono entrambi materiali che, dalla ricerca bibliografica, risultano essere adatti alla costruzione di scaffold essendo in grado di fornire un buon supporto dove effettuare la semina delle cellule che riescono a sopravvivere e a riprodursi

The search for drugs and effective therapies against diseases needs to undergo a phase of testing on the diseased tissue to evaluate the efficacy and tolerability of the treatment. In vitro research is presented as a practical and viable way, albeit with some limitations. First, the tissues cultured ex vivo on two-dimensional supports (Petri dishes for example) are not reflective of the true three-dimensional structure that are called to simulate (in our case the bone marrow, a complex structure spongy and porous with the presence of niches, of crucial importance for the proper functioning of the healthy marrow as well as for many of his alterations, which may not be mimicked effectively on two-dimensional media) thereby altering biological responses to the drug, and making it difficult to correlate the in vitro behaviour to that in vivo . A possible solution of this problem is the use of three-dimensional supports (scaffolds) that mimic the reference tissue allowing a better and more reliable simulation. In this regard research focused to find technologies more suited to the realization of the biomimetic scaffold geometry and biocompatible materials capable of effectively support long-cell cultures. The scaffolds will be realised through two different technologies, salt-leaching and stereolithography. The salt-leaching is the most simple between the two technologies and allows to realize porous scaffolds in the polymeric materials with the simple use of small quantities of solvent and salt, over a few grams of polymer. Stereolithography is less simple and cheap and requires more expensive and complex equipment, however, it allows to obtain a controlled architecture as regards the porosity (percentage and pore size) and the structure. The scaffold must be sterilized to prevent hazardous contamination that would make it very difficult to complete the experiment. After sterilization, the scaffolds will be coated with proteins such as collagen, with the intent to promote cell biosignaling and adhesion of the substrate to the cell cultures. It is preferred the use of the collagen to other proteins, which although are present in the extracellular matrix (ECM), since the latter is the most abundant element of the ECM and it has already proved suitable for similar applications. It can be assumed that in a second phase of the study the effectiveness of the collagen for our particular application is tested against likely substitutes, also in mixtures at various percentages of elements. The cell seeding on scaffolds, coated or not, will take place at a later time in the laboratories of Histology in Modena where it will be treated the entire second part of the experiment to the characterization of the results obtained at various stages of growth of the cells on the supports The materials used are polymethyl methacrylate (PMMA) and the polyurethane (PU) that are both processable with the two chosen technologies (although it will be necessary for the stereolithography to start from MMA monomer and a photopolymerizable urethane resin) and both are materials that result to be suitable for the construction of scaffolds being able to provide good support.