Sintesi e caratterizzazione di idrogeli a base di gelatina metacrilata funzionalizzata con dopamina

La gelatina metacrilata (GelMA) è un materiale largamente utilizzato nel campo della medicina rigenerativa e dell’ingegneria dei tessuti in virtù delle sue proprietà di biocompatibilità, biodegradabilità e bioattività, nonché grazie alla possibilità di regolare le sue proprietà meccaniche tramite il grado di metacrilazione della gelatina. Il GelMA, infatti, è il prodotto della reazione di metacrilazione tra la gelatina, derivato del collagene, e l’anidride metacrilica, utilizzata per introdurre all’interno della struttura della gelatina dei gruppi metacrilato, fotosensibili, che permettono dunque di operare una reticolazione chimica tramite irraggiamento luminoso e di migliorare le proprietà meccaniche del materiale per applicazioni in campo biomedicale. Il suo utilizzo, spesso sotto forma di idrogelo, spazia dal rilascio controllato di farmaci o biomolecole all’ingegneria dei tessuti, campo i cui attori principali sono cellule, scaffold e fattori di crescita. In questo lavoro di Tesi, ci si concentrerà sulla progettazione e fabbricazione di uno scaffold biomimetico utile per applicazioni di wound healing, ossia di guarigione e rigenerazione tissutale di ferite cutanee. L’idea è stata quella di ottenere un idrogelo biocompatibile e biodegradabile con proprietà adesive e, per raggiungere questo scopo, si è pensato di funzionalizzare il GelMA con la dopamina, amminoacido responsabile del meccanismo adesivo delle cozze grazie alla presenza di gruppi catecolo. In ambiente leggermente alcalino, infatti, i gruppi catecolo si ossidano diventando gruppi chinone: la reazione non è completa al 100%, quindi ci si troverà in uno stato di equilibrio con co-presenza di una certa quantità di amminoacido non ossidato, quindi in forma DOPA, e una quantità di amminoacido ossidato, dopachinone. La copresenza di DOPA e dopachinone è responsabile dell’adesione su superfici di qualsiasi natura chimica. La DOPA, grazie ai gruppi catecolo, può formare legami a idrogeno e complessi metallici con substrati di natura inorganica, mentre il dopachinone, grazie ai gruppi chinone, può formare legami covalenti con superfici di natura organica, principalmente con molecole che presentano gruppi amminici, gruppi tiolo o imidazolo. Lo scopo è stato quindi quello di sintetizzare e caratterizzare degli idrogeli di gelatina metacrilata funzionalizzata con dopamina (GelMA-DOPA) al fine di poterli poi impiegare come soluzione per il wound healing e renderli in questo modo uno strumento efficace per l’ingegneria dei tessuti. Nel capitolo introduttivo del seguente lavoro, verrà dapprima posta l’attenzione sui biomateriali già citati, quindi il GelMA e il GelMA-DOPA, in modo tale da chiarirne le caratteristiche e lo stato dell’arte. In seguito, verrà fatta una veloce digressione sulla medicina rigenerativa, e in particolare sull’ingegneria dei tessuti e sugli idrogeli, largamente utilizzati come scaffold, per rendere noto il contesto nel quale questi materiali vengono utilizzati. Nel secondo capitolo, verranno presentati e descritti i metodi che hanno portato alla sintesi e alla caratterizzazione dei materiali. Segue la parte di discussione dei risultati ottenuti dalle analisi e dalle prove esposte nel capitolo precedente, con un focus sul GelMA-DOPA e sulle differenze di quest’ultimo rispetto al GelMA. Nel capitolo finale, verranno tratte le conclusioni del lavoro e verranno quindi approfonditi i possibili sviluppi futuri che potrebbero portare all’applicazione di questi idrogeli nel settore biomedicale.