Idrogeli fotopolimerizzabili derivanti da fonti bio contenenti vetri bioattivi = Bio-based photocurable hydrogels containing bioactive glasses

Per questo lavoro di Tesi si sono realizzati idrogeli naturali in cui si sono dispersi biovetri nella forma di particelle sferiche di diametro compreso tra 400 e 550 nm. I polimeri di partenza per la sintesi dei due gruppi di idrogeli in esame sono la gelatina (Gel) e la cellulosa carbossimetilata (CMC). In entrambi i casi si è innanzitutto proceduto alla metacrilazione del polimero, per fornire ad esso i gruppi funzionali fotosensibili necessari per la fotoreticolazione. Si è quindi ottenuta la gelatina metacrilata (GelMA) o la cellulosa metacrilata (M-CMC). Successivamente si sono preparati secondo il metodo di Stöber modificato 2 tipi di biovetro: il biovetro S4 a base di SiO2, CaO e P2O5 e il vetro S4BCu dopato con B3+ e Cu2+. I vetri sono poi stati dispersi in una soluzione acquosa del polimero funzionalizzato contenente un fotoiniziatore idrosolubile. Le soluzioni così ottenute sono poi state fotopolimerizzate. In questo lavoro di Tesi si sono ottenuti 7 idrogeli a base di GelMA: 1 di GelMA pura, 3 arricchiti con biovetro S4 rispettivamente al 5%, 10% e 15%wt (rispetto al peso della resina) e altri 3 con le stesse concentrazioni di S4BCu. Analogamente si sono preparati 7 idrogeli a base di M-CMC, per un totale di 14 tipologie di campione. Combinando la biocompatibilità dei polimeri utilizzati, la capacità di rigonfiamento degli idrogeli ed il rilascio ionico da parte dei biovetri, i sistemi sintetizzati sono in grado di aumentare il pH dell’ambiente circostante e di arricchire quest’ultimo di ioni aventi proprietà terapeutiche. In particolare, gli idrogeli contenenti biovetro S4BCu sono capaci di rilasciare ioni B3+ e Cu2+, dalle comprovate proprietà antibatteriche e angiogeniche. Gli idrogeli sintetizzati risultano interessanti per applicazioni cutanee, sia nella cura di ferite che in presenza di problematiche specifiche come la psoriasi (a cui è associata una locale diminuzione del pH cutaneo). Per verificare la corretta funzionalizzazione dei polimeri si è eseguita l’analisi FTIR, mentre lo studio della cinetica di fotoreticolazione è stato realizzato con un fotoreometro. Una volta preparati gli idrogeli si è proceduto alla loro caratterizzazione, individuandone il grado di rigonfiamento, le proprietà termiche (DSC, TGA), morfologiche (SEM) e meccaniche (prova di compressione). Si è inoltre valutata la variazione del pH di una soluzione acida (pH iniziale 4,97) in cui si sono immersi gli idrogeli a base di GelMA per 3 giorni. Infine, per i sistemi GelMA/S4BCu si è analizzato l’andamento della concentrazione degli ioni B3+ e Cu2+ rilasciati dagli idrogeli in 7 giorni di immersione nella soluzione acida. È interessante notare che il grado di rigonfiamento degli idrogeli di GelMA pura è oltre un ordine di grandezza inferiore rispetto a quello dei sistemi di M-CMC: tuttavia, quando si aggiungono i biovetri la capacità dei due tipi di idrogeli di incorporare acqua diminuisce. Le immagini al SEM mostrano che tutti gli idrogeli in esame presentano elevate aree superficiali su cui i biovetri sono ben distribuiti: questa condizione è ottimale per consentire un contatto intimo tra la soluzione da trattare e i biovetri. Gli idrogeli a base di GelMA provocano l’aumento del pH della soluzione buffer che, pur non avvicinandosi alla neutralità, aumenta di oltre 0,5 punti in 3 ore. Infine, i sistemi GelMA/S4BCu sono in grado di rilasciare ioni B3+ e Cu2+ in concentrazione crescente all’aumentare della percentuale di S4BCu aggiunto al polimero.