Sviluppo di uno scaffold piezoelettrico elettrofilato e suo caricamento con nanoparticelle per il rilascio controllato di farmaci = Development of an Electrospun Piezoelectric Scaffold and Its Loading with Nanoparticles for Controlled Drug Release

Negli ultimi anni, la ricerca biomedica ha rivolto grande attenzione allo sviluppo di soluzioni avanzate per il trattamento di patologie che risultano complesse da affrontare con le terapie tradizionali. Alcuni organi, come il cuore, presentano una capacità rigenerativa molto limitata a seguito di eventi patologici o traumatici. L'infarto del miocardio, in particolare, porta a una perdita significativa di funzionalità cardiaca dovuta alla morte dei cardiomiociti e alla formazione di tessuto cicatriziale non contrattile, che compromette l'abilità del cuore di pompare efficacemente il sangue. Le conseguenze possono includere insufficienza cardiaca, aritmie e, nei casi più gravi, la morte. Sebbene i trattamenti convenzionali, come i farmaci antiaggreganti e gli interventi chirurgici (stent e bypass), possano alleviare i sintomi e migliorare temporaneamente l’attività del sistema cardiovascolare, essi non risolvono la causa primaria del danno e presentano diverse problematiche, tra cui effetti collaterali e rischi procedurali. Per affrontare questi limiti, la presente tesi si è concentra sullo sviluppo di un patch piezoelettrico in polivinilidenfluoruro (PVDF), realizzato mediante la tecnica dell'elettrofilatura e sulla successiva incorporazione di nanoparticelle di silice mesoporosa (MSN) caricate con un farmaco anti-infiammatorio e ingegnerizzate con un rivestimento sensibile agli ultrasuoni precedentemente sviluppate all’interno del gruppo di ricerca. Questo approccio mira a stimolare la rigenerazione del miocardio attraverso l'uso combinato di un supporto tridimensionale biomimetico e una terapia farmacologica mirata. Il patch non solo fornisce un supporto strutturale alle aree danneggiate del cuore, ma facilita anche il rilascio del farmaco in situ e on-demand mediante stimolazione a ultrasuoni ad alta frequenza. Il progetto si inserisce nell'ambito del progetto europeo REBORN, il cui obiettivo è sviluppare nuove strategie per rigenerare il tessuto cardiaco attraverso l'uso di scaffold bioattivi e funzionali. In questo contesto, il PVDF è stato scelto per le sue eccellenti proprietà piezoelettriche e le MSN, sviluppate durante la tesi di Dottorato dell’Ing. Alice Benedetto Mas, sono state utilizzate per la loro capacità di incapsulare e rilasciare farmaci in modo controllato. La fase iniziale di questo studio si è focalizzata sull’ottimizzazione del processo di elettrofilatura del patch in PVDF sviluppato per il progetto REBORN, in particolare è stato necessario aumentare il diametro dell’ago per consentire la produzione di fibre caricate. Lo scopo è stato determinare i parametri operativi ideali, tra cui voltaggio, flusso e distanza tra ago e collettore, cruciali per controllare la struttura finale delle fibre. L'attenzione si è successivamente spostata sull’incorporazione delle MSN all’interno del patch di PVDF, utilizzando diverse concentrazioni (10%, 7,5%, 6,5% e 5% w/v) per identificare le condizioni ottimali in termini di processabilità e distribuzione delle particelle, minimizzando l’aggregazione indesiderata. Dai test effettuati, la formulazione con il 5% w/v di MSN è risultata la più promettente, garantendo un processo stabile, l’ottenimento di fibre ben strutturate e una distribuzione uniforme delle particelle. La fase successiva ha previsto la caratterizzazione delle membrane prodotte, con particolare attenzione alle proprietà morfologiche, fisico-chimiche e piezoelettriche. Infine, per valutare la possibilità di rilasciare il farmaco incorporato nelle MSN, è stato condotto