Vetri e vetroceramici bioattivi per applicazioni odontoiatriche = Bioactive glass and glass-ceramic for dental applications

L’ingegneria tissutale (TE) rappresenta quella branca della medicina rigenerativa che opera nell’ottica di ristabilire, rigenerare o migliorare le funzioni fisiologiche di tessuti malati o danneggiati, tramite l’uso combinato di segnali chimici (fattori di crescita), cellule vitali (staminali o differenziate) e scaffold, in grado di supportare la formazione e la crescita di nuovo tessuto. Lo sviluppo di questa disciplina nel settore odontoiatrico si deve alla recente identificazione della capacità dei vetri e vetroceramici bioattivi di instaurare interazioni positive sia con i tessuti duri che con quelli molli. Nella pratica clinica i vetri/vetroceramici bioattivi costituiscono una classe di materiali amorfi/ parzialmente cristallini adatti alla produzione di strutture tridimensionali (scaffold) capaci di stimolare i processi di guarigione e rigenerazione tissutale, offrendo un supporto temporaneo per la proliferazione, il differenziamento e la crescita di nuove cellule che degradi con opportuni tempi di riassorbimento. Il seguente lavoro di tesi ha lo scopo di realizzare biomateriali in forma di polvere e scaffold porosi da utilizzare in applicazioni di odontoiatria rigenerativa. Gli scaffold sono stati sintetizzati attraverso il metodo della spugna polimerica (sponge replication), partendo da vetri in forma di polvere appartenenti al sistema CaO–MgO–SiO2–P2O5–Na2O–CaF2 (vetro 1d), ottenuti tramite il metodo del melt-quanching. Parallelamente, sono state effettuate sintesi sol-gel di polveri vetrose, derivanti dal sistema binario SiO2-CaO, drogando con ioni litio (SiO2-CaO-Li2O) rispettivamente al 2 e 5% in peso. In particolare, quest’ultima famiglia di metodi ha evidenziato un grande potenziale in ambito biomedico in quanto permette di realizzare materiali con porosità intrinseche alla nanoscala ed elevata area superficiale favorendo, di conseguenza, una migliore risposta cellulare. Sia gli scaffold macroporosi che le polveri sol-gel sono state caratterizzati attraverso Diffrattometria a Raggi X (XRD) per valutare l’eventuale presenza di fasi cristalline nucleate in seguito al processo di sinterizzazione, Microspia a Scansione Elettronica (SEM) per esaminarne la morfologia e Spettrometria a Dispersione di Energia (EDS) per determinarne le composizioni. Inoltre, sono state esaminate le caratteristiche meccaniche degli scaffold in termini di resistenza a sforzi di compressione, valutando il carico di rottura delle trabecole porose, ed il modulo di Young(E), mentre le polveri sol-gel sono state sottoposte ad analisi di adsorbimento-desorbimento di azoto seguite da BET per valutarne la tessitura nano-porosa. In seguito, gli scaffold sono stati sottoposti al test di bioattività in vitro secondo il protocollo di Kokubo, immergendo i campioni in SBF (Simulated Body Fluid) rispettivamente per 48h, una settimana e due settimane. Tale test è stato svolto per verificare la bioattività dei campioni analizzati, attraverso la formazione di uno strato di idrossicarbonapatite (HCA) sulla loro superficie, monitorando contestualmente il pH della soluzione. Entrambe queste tipologie di materiali hanno dimostrato di possedere un notevole potenziale per applicazioni in odontoiatria, sia per la rigenerazione dell’osso alveolare (scaffold macroporosi) sia in un contesto terapeutico più ampio riguardante le varie strutture del parodonto (ad esempio gli ioni litio possono avere effetto antibatterico e stimolare la rigenerazione del cemento dentale).