Realizzazione di scaffolds elettrospinnati a base di collagene per potenziale rigenerazione cutanea = Fabrication of electrospun scaffolds based on collagen for potential skin regeneration

Negli ultimi decenni, l’ingegneria tissutale ha suscitato grande interesse come strumento alternativo alle più comuni pratiche cliniche nella rigenerazione di diversi tessuti, tra cui quello cutaneo, in seguito a lesioni o condizioni patologiche. Il principio alla base di questa disciplina prevede la combinazione di una matrice biodegradabile, lo scaffold, con cellule e molecole biologicamente attive, al fine di sviluppare un supporto biomimetico e bioattivo capace di guidare l’attività cellulare. I sostituti ingegnerizzati per wound dressing sono emersi come una strategia promettente per un corretto e accelerato processo di guarigione delle ferite che creano spesso condizioni invalidanti per i pazienti. Le caratteristiche dei materiali e dei dispositivi utilizzati nella rigenerazione cutanea devono essere multiple, in quanto è necessario sempre garantire non solo un’eccellente biocompatibilità e protezione da infezioni, ma anche capacità di assorbimento degli essudati e un adeguato grado di umidità della ferita. In questo scenario, sistemi a base di biopolimeri naturali tra cui il collagene di tipo I hanno dimostrato di essere promettenti per mimare le caratteristiche composizionali e nano-strutturali della matrice extracellulare (ECM) dei principali tessuti, tra cui la cute. Partendo da questi materiali, l’uso di tecniche di elettrofilatura (electrospinning) può essere sfruttato per realizzare strutture nanofibrose e porose, capaci di fornire supporto strutturale e meccanico per la corretta rigenerazione del tessuto nel processo di guarigione della ferita. Sulla base delle precedenti considerazioni, l’obiettivo di questo lavoro di tesi è stato quello di valutare la fabbricazione di membrane nanofibrose a base di collagene di tipo I tramite electrospinning, in grado di mimare la morfologia dell’ECM dei principali componenti della cute, creando un potenziale strumento a supporto delle fasi di rigenerazione cutanea. Inizialmente, la processabilità di soluzioni di collagene di tipo I in acido acetico è stata valutata ottimizzando i parametri di elettrofilatura e valutando l’uso di diversi collettori (piano e cilindrico rotante), per ottenere membrane omogenee e con diverse morfologie. Tale fase è stata supportata da un’analisi reologica delle soluzioni realizzate. La morfologia, la disposizione e il diametro delle fibre sono stati valutati tramite microscopia a scansione elettronica. Per garantire una migliore stabilità dei costrutti, sono stati valutati gli effetti di due diverse reticolazioni: una chimica tramite l’uso di una soluzione contente i reticolanti 1-etil-3(3-dimetilaminopropil)-carbodiimide (EDC) e N-idrossisuccinimmide (NHS), e una fisica tramite un fotoiniziatore citocompatibile (Rose Bengal) sensibile a radiazioni nello spettro visibile. L’effetto dei diversi trattamenti di reticolazione sulle proprietà delle membrane è stato analizzato tramite diverse tecniche di caratterizzazione delle proprietà fisico-chimiche e meccaniche. L’effettiva reticolazione del materiale è stata valutata tramite la misura del numero di ammine libere, analisi termogravimetriche e test di degradazione. Infine, è stata valutata la combinazione di collagene di tipo I e chitosano per migliorare la processabilità del materiale e le caratteristiche finali dei costrutti. Sono state testate diverse concentrazioni di chitosano e la formulazione ottimizzata è stata processata per ottenere membrane nanofibrose, successivamente caratterizzate e confrontate con le precedenti matrici di solo collagene.