Protesi siliconiche sottoposte a vibrazione nella realizzazione di corde vocali artificiali: modifica superficiale per proprietà antibatteriche con approcci di ultima generazione = Vibrating silicone prostheses in the creation of artificial vocal cords: surface modification to get antibacterial properties with latest generation approaches

In seguito alla rimozione totale o parziale della laringe (laringectomia) sono ancora numerose le richieste di protesi fonatorie, o corde vocali artificiali, per la riabilitazione della voce ed il recupero di alcune funzionalità fisiologiche; questa operazione viene richiesta, nella maggior parte dei casi, per l’asportazione di un tumore solido maligno per cui non sia più possibile praticare misure conservative. In questo elaborato, si ripercorre brevemente lo stato dell’arte relativo alle protesi vocali, costituite per lo più da silicone (PDMS), soffermandosi in particolar modo sui dispositivi tracheo-esofagei; vengono inoltre descritte le caratteristiche meccaniche e oscillatorie delle corde vocali, i fenomeni di vibrazione e di risonanza alla base della produzione del suono, con alcuni accenni anatomici, e le specifiche richieste per un materiale o un dispositivo impiantabile atto alla sostituzione della laringe naturale. Note le criticità connesse al sito di impianto, tale studio si è soffermato sull’adesione microbica, stimata come uno dei principali motivi di sostituzione protesica e insuccesso post-operatorio, e sulla sua prevenzione o eliminazione: la zona del cavo orale e laringeo è infatti a stretto contatto con fluidi provenienti dall’ambiente esterno, aumentando la probabilità di interazione tra i tessuti e agenti estranei. L’adesione fungina e batterica avviene progressivamente nel tempo, e dipende fortemente dal grado di maturazione del biofilm; inoltre, gli approcci tradizionali per rimuovere la componente microbica dall’impianto, o trattare alcune infezioni, si basano sull’impiego di antibiotici, di peptidi sintetici, e interazioni competitive tra microrganismi; tali approcci però presentano alcune limitazioni, tra cui aumento della resistenza microbica, assenza di un rilascio sostenuto nel tempo, elevati costi, citotossicità e specificità. Negli ultimi anni la ricerca si è indirizzata verso tecniche battericide o anti-biofilm tecnologicamente più innovative. Questo lavoro di tesi si sofferma sulle strategie di rivestimento superficiale, considerate ottimali per il conferimento di proprietà esclusive sulla porzione del materiale a stretto contatto con l’ambiente fisiologico, mantenendo inalterate le caratteristiche in bulk della protesi. In particolare, si tratta la realizzazione di un rivestimento del PDMS con biosurfattanti, molecole anfifiliche con molteplici vantaggi rispetto ai surfattanti sintetici e ai principi attivi tradizionali, per l’ottenimento di materiali di ultima generazione. Vengono riportati alcuni esempi per mostrare lo stato dell’arte relativo a substrati rivestiti con tali molecole attive, tramite processo al plasma o altre metodologie. Infine, ci si focalizza sul trattamento al plasma, a vuoto o a pressione atmosferica, descrivendo i principi fisici alla base dell’innesco del quarto stato di materia, e alcuni esempi di aggraffaggio molecolare. Viene riportata una breve sezione sperimentale relativa all’uso del plasma a vuoto per l’attivazione di dischetti siliconici ed il successivo aggraffaggio molecolare con il biosurfattante ramnolipidico R89, in laboratorio. La trattazione si conclude con una breve illustrazione di alcuni esempi di brevetti (relativi alla funzionalizzazione con molecole antibatteriche del PDMS tramite trattamento al plasma) e di analisi statistiche sulle pubblicazioni scientifiche per stimare il grado di innovazione dello studio compiuto.