• Acido ialuronico
• Idrogel
• Infarto miocardico
• Nanoparticelle
• Neuregulina

L’infarto miocardico (IM) è la necrosi miocardica nell’ambito di un contesto clinico di ischemia miocardica. Le attuali terapie per trattare l’IM sono prevalentemente sintomatiche e non sono in grado di riparare il tessuto infartuato, mentre nuove strategie sotto studio, come la terapia cellulare e proteica, sono focalizzate sull'aspetto rigenerativo. Tra le nuove terapie riparative, il fattore di crescita neuregulina (NRG) rappresenta uno dei candidati più promettenti per il trattamento dell’IM. Questa proteina è coinvolta nella proliferazione e sopravvivenza dei cardiomiociti, così come nell'angiogenesi, nello sviluppo del cuore adulto e nel mantenimento della funzione cardiaca. Sfortunatamente, si degrada facilmente,quindi, è importante incapsulare NRG in sistemi di rilascio di farmaci come le nanoparticelle (NP). Inoltre, la combinazione di NRG-NP con idrogel a base di acido ialuronico (HYA) potrebbe essere un approccio interessante per ottenere un apporto controllato di proteine.
L'HYA ha scarse proprietà meccaniche. Pertanto, l'uso clinico della molecola non modificata non è possibile e sono in corso studi che prevedono diverse modifiche chimiche per migliorare le caratteristiche strutturali dell'HYA. A differenza di molti biomateriali, può essere modificato chimicamente con i gruppi idrossile, carbossile e N-acetilammino-terminale. La modificazione chimica dell'HYA effettuata in questo progetto è l’esterificazione con lo scopo di legare l'HYA a determinati gruppi idrofobici, con lo scopo di migliorare le proprietà chimiche dell'HYA e di prolungarne il tempo di emivita nell’organismo.
L'obiettivo di questa tesi è lo sviluppo di una nuova strategia fondata sulla preparazione di un idrogel a base di HYA modificato al cui interno vengono inglobate NP di NRG per il trattamento di IM.
La sintesi dell'HYA-idrogel si basa sulle interazioni idrofobiche di adamantano (Ad, ospite) e ß-ciclodestrina (CD, che ospita). L'idrogel è composto da HYA come scheletro polimerico, che viene modificato con la molecola che ospita (CD-HYA) o la molecola ospite complementare (Ad-HYA). Così, HYA è stato modificato con Ad tramite esterificazione controllata e con CD attraverso l'ammidazione.Quindi CD-HA e Ad-HA sono stati miscelati al fine di ottenere l'idrogel modificato. Per verificare l’avvenuta sintesi, è stata eseguita la risonanza magnetica nucleare protonica e risultati finali hanno evidenziato che le modificazioni sono state effettuate con successo e gli idrogel modificati e miscelati hanno dimostrato una buona iniettabilità e un breve tempo di gelificazione.
Parallelamente, le NRG-NP sono state preparate utilizzando il sistema “Total Recirculation One Machine” (TROMS), una tecnica basata sulla doppia emulsione e un metodo di evaporazione del solvente. Per calcolare l'efficienza di incapsulamento della NRG, è stato eseguito il western blot. Sono stati preparati diversi campioni di NRG-NP modificando alcuni parametri preparativi per aumentare l'efficienza di incapsulamento. Partendo da un 13,85% di efficienza di incapsulamento è stato raggiunto un risultato finale del 29,1%, con dimensioni di 234 nm, compatibili con l’inglobamento nel gel. Infine, le NRG-NP sono state incorporate nell'idrogel, ottenendo un prodotto finale omogeneo con buona iniettabilità e breve tempo di gelificazione.
Questo studio conferma le potenzialità dell'HYA-idrogel combinato con le NP-NRG per il trattamento dell'infarto miocardico.

Myocardial infarction (MI) is the myocardial necrosis in a clinical environment with acute myocardial ischemia. Current treatments for MI are only symptomatic and cannot repair the infarcted tissue while new therapeutic strategies, like protein and cell therapy are focused on the regenerative aspect. Here the use of drug delivery systems is important to enhance cell and protein bioavailability. Among new reparative therapies, the growth factor neuregulin (NRG) is one of the most promising candidates for MI treatment. This protein is involved in cardiomyocyte proliferation and survival, as well as in angiogenesis, adult heart development and maintenance of cardiac function. Unfortunately, it has a degradable nature so it is important to encapsulate NRG in drug delivery systems like nanoparticles (NPs). Moreover, the combination of NRG-NPs with a hyaluronic acid (HA)-hydrogel could be an interesting approach to achieve a controlled protein delivery. However, HA has poor mechanical properties and the clinical use of the unmodified molecule is not possible. Therefore, several chemical modifications are being performed to improve the structural features of HA. Unlike many biomaterials, it can be chemically modified with its hydroxyl, carboxyl and N-acetylaminoends. The chemical modification of HA performed in this project is the esterification with the purpose to link HA with certain hydrophobic groups, improving the chemical properties of HA and to prolong its maintaining time in the human body. The objective of this thesis is the development of a new cardiac tissue engineering strategy based on the preparation of a modified HA-hydrogel combined with NRG-NPs for MI treatment. The synthesis of HA-hydrogel is based on the hydrophobic interactions of adamantane (Ad, guest) and ß-cyclodextrin (CD, host). The hydrogel is composed of HA as the polymer backbone, which is modified with either the host molecule (CD-HA) or the complementary guest molecule (Ad-HA).Thus, HA was modified with Ad via controlled esterification and with CD through amidation. Then CD-HA and Ad-HA were mixed in order to obtain the modified hydrogel. To verify the success of the synthesis, proton nuclear magnetic resonance was performed. In the end it was possible to prepare a well-made hydrogel, demonstrating good injectability and short gelation time. On the other hand, NRG-NPs were prepared using Total Recirculation One Machine System (TROMS), a technique based on the double emulsion solvent evaporation method. To calculate NRG encapsulation efficiency, western blot was performed. Several batches of NRG-NPs were prepared, changing parameters in the preparation mode to increase the encapsulation efficiency. Starting from 13,85% of EE, a final result of 29.1% was reached, with a good size of 234,0 nm, compatible with NPs size. Finally, NRG-NPs were incorporated in the hydrogel, obtaining a homogeneous nanoreinforced HA gel with good injectability and short gelation time. This study confirms the potential of HA-hydrogel combined with NRG-NPs for treating MI.