Sviluppo e ottimizzazione di processi al plasma a bassa pressione di biomateriali per potenziale applicazione nel trattamento del glaucoma = Development and optimization of low-pressure plasma processes of biomaterials for the perspective treatment of glaucoma

Il glaucoma è la seconda causa più comune di cecità irreversibile nel mondo. È una neuropatia ottica generalmente caratterizzata da un aumento della pressione intraoculare (PIO). I trattamenti attuali mirano a raggiungere una PIO target per ritardare la degenerazione retinica e la conseguente perdita della vista. Gli interventi di impianto di dispositivi di drenaggio per il glaucoma (DDG) sono l'opzione adottata nei casi in cui abbiano fallito sia la trabeculectomia che la gestione farmacologica. La selezione appropriata dei materiali e la progettazione dei dispositivi sono cruciali per evitare risposte infiammatorie e da corpo estraneo. La chimica del biomateriale, la rugosità superficiale e la topografia possono influenzare la biocompatibilità e modulare i comportamenti cellulari post impianto. I DDG vengono spesso realizzati in silicone nonostante sia noto che una superficie idrofobica può favorire la deposizione di proteine non specifiche e il rigetto da corpo estraneo. Nonostante i recenti sforzi verso lo sviluppo di nuovi biomateriali, il successo a lungo termine dei DDG è limitato a causa dell’incapsulamento fibrotico. Le strategie più comunemente usate per limitare questo problema includono la modifica superficiale degli impianti mediante metodi fisici o chimici o l'integrazione dell'impianto con un innesto chirurgico. L'innesto è spesso realizzato mediante una membrana nanofibrosa che imita la struttura sana della matrice extracellulare, al fine di supportare l'integrazione dei dispositivi, mitigando l'attivazione dei fibroblasti e la risposta di guarigione. Lo scopo di questa tesi è quello ottimizzare trattamenti di modifica superficiale utilizzando plasma in bassa pressione per incrementare la bagnabilità superficiale di biomateriali idonei per impianti chirurgici DDG. In questo lavoro, è stato valutato l’effetto del trattamento al plasma su due diversi tipi di substrati polimerici: membrane elettrofilate di polivinilidene fluoruro e campioni di silicone di grado medico commerciale (SILPURAN). Diversi trattamenti al plasma a bassa pressione con argon e ossigeno sono stati esplorati per modificare le proprietà di bagnabilità superficiale dei materiali selezionati senza influenzarne le caratteristiche massive. Al fine di ottimizzare e massimizzare l’effetto dei parametri del trattamento al plasma (gas, tempo, potenza e pressione operativa) è stato utilizzato un approccio iterativo multivariato basato sul design of experiment. Per valutare le modifiche delle caratteristiche chimico-fisiche e morfologiche indotte dal plasma sono state effettuate misurazioni dell’angolo di contatto, analisi SEM, FTIR-ATR su entrambi i polimeri, pre e post modifica superficiale. Per le membrane di PVDF sono state inoltre eseguite prove a trazione, calcolo della fase elettroattiva, analisi XPS e test di stabilità del trattamento a 28 giorni e 3 mesi. Alla fine del lavoro sono stati ottenuti due trattamenti con O2: il primo è in grado di produrre nel PVDF una modifica stabile, ripetibile e duratura della bagnabilità con un comportamento superidrofilico, mentre il secondo è capace di indurre delle microfessurazioni e modificare la rugosità superficiale del silicone, anche se l’idrofobicità viene recuperata rapidamente.