Smart multi-component delivery systems for the advanced treatment of hard-to-heal skin wounds

Le ferite croniche restano una sfida clinica, in cui infezioni, infiammazione e squilibrio redox ostacolano la rigenerazione. Questa tesi riguarda lo sviluppo di un idrogel iniettabile, ibrido e termosensibile per la gestione locale delle ferite, somministrabile in forma liquida e capace di gelificare in situ a 37 °C. L’idrogel si basa su un poli(etere-uretano) (PEU) anfifilico sintetizzato da Poloxamer® 407 (P407), 1,6-esametilendiisocianato e N-Boc-dietanoloammina, seguito da deprotezione per esporre gruppi amminici secondari con potenziale attività antibatterica. La componente inorganica è una clinoptilolite naturale attivata e modificata (MANC), ulteriormente funzionalizzata per introdurre attività antiossidanti e antinfiammatorie. La sintesi e la deprotezione sono state confermate mediante spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier con riflessione attenuata (ATR-FTIR) e risonanza magnetica nucleare protonica (¹H-NMR), che hanno evidenziato i picchi caratteristici dei nuovi legami uretanici. La cromatografia ad esclusione dimensionale (SEC) ha fornito un peso molecolare medio numerico (M ̅n) di 35 e 10 kDa per PEU e P407, confermando la sintesi. Infine, il test colorimetrico di Kaiser ha quantificato 7.67 × 1017 ± 1.64 × 1017 gruppi –NH₂/g di polimero deprotetto. Parallelamente, la MANC è stata funzionalizzata con 3-Aminopropiltrietossisilano (APTES) per esposizione di gruppi amminici (MANC-NH₂), e successivamente sottoposta a grafting di eparina (MANC-Epa) mediato da carbodiimmide. La prima modifica è stata confermata dai test di Kaiser e con acido 2,4,6-trinitrobenzensolfonico (TNBS), che hanno fornito rispettivamente 1.47 × 1019 ± 1.86 × 1018 e 1.47 × 1019 ± 8.38 × 1017 gruppi –NH₂/g di MANC-NH₂. La seconda modifica è stata poi dimostrata mediante spettroscopia ATR-FTIR, grazie alla comparsa dei segnali caratteristici dell’eparina (come v(O-H): ~3403 cm⁻¹; v(S=O): ~1231 cm⁻¹ e v(C-O): ~1034 cm⁻¹) e attraverso la riduzione dei gruppi –NH₂ disponibili, determinata dai saggi di Kaiser e TNBS (1.82 × 1018 ± 6.68 × 1017 e 9.11 × 1018 ± 1.3 × 1018 gruppi –NH₂/g di MANC-Epa, rispettivamente). Sono stati inoltre condotti saggi antiossidanti (DPPH e radicali idrossilici). Nel test con radicali idrossilici, l’eparina ha fornito risultati anomali, probabilmente a causa di interferenze dovute alla precipitazione del Safranin O, che ha mascherato i potenziali effetti antiossidanti. Nel saggio DPPH, l’eparina ha evidenziato una modesta attività scavenger dose-dipendente (fino a ~9%), mentre MANC-Epa ha mostrato la capacità più elevata (~15%), seguita da MANC (~12%) e MANC-NH₂ (~6%). Il saggio basato sul Safranin O si è rivelato inadatto a valutare l’attività della MANC contro i radicali idrossilici, probabilmente a causa di interazioni con la sua struttura porosa che hanno interferito con la misurazione. Successivamente, la MANC funzionalizzata (2 mg/mL) è stata incorporata nella formulazione idrogel (18% p/V di concentrazione polimerica) e la termosensibilità della formulazione ibrida è stata confrontata con il controllo (idrogel non caricato). Il tube-inverting test e l’analisi reologica hanno mostrato una transizione sol–gel a ~20 °C e gelificazione completa a ~30 °C, con rete stabile in ~5 min a 37 °C. L’aggiunta di MANC-Epa ha leggermente aumentato viscosità e cinetica di gelificazione senza modificarne il comportamento generale. Infine, prove di iniettabilià su osso bovino e test di biocompatibilità con fibroblasti NIH 3T3 hanno confermato l’idoneità del sistema.