Ingegnerizzazione di una formulazione a base di idrogeli termosensibili e clinoptilolite funzionalizzata per un trattamento avanzato delle ulcere cutanee croniche. = Engineering a thermosensitive hydrogel-based formulation loaded with functionalized clinoptilolite for the advanced treatment of chronic skin ulcers.

Le ferite croniche rappresentano un’importante sfida clinica associata a elevati costi economici e sociali, e con un impatto globale su milioni di persone. Per far fronte a questa patologia, nel corso degli anni sono state quindi sviluppate terapie sempre più avanzate. Tuttavia, nonostante questo grande impegno, spesso risultano essere ancora inefficaci a causa della mancanza di specificità per il paziente e di strumenti affidabili per il monitoraggio dell’evoluzione della ferita stessa. Questo lavoro di tesi propone un approccio innovativo per il trattamento delle ferite cutanee croniche, combinando un sistema intelligente di rilascio controllato di farmaci e un metodo avanzato di monitoraggio della rigenerazione tissutale basato sull’intelligenza artificiale. In particolare, il lavoro si è focalizzato sullo sviluppo di una formulazione multicomponente costituta da un idrogelo termosensibile a base di un poliuretano anfifilico (DDHP407) e una polvere inorganica a base di ossidi di silicio e alluminio (MANC) opportunamente funzionalizzata per esercitare un’azione anti-infiammatoria. Il DDHP407 è stato sintetizzato facendo reagire il Poloxamer® 407, l’1,6-esametilene diisocianato e l’N-Boc dietanolammina e sottoposto ad un trattamento acido per esporre gruppi amminici. Parallelamente, il MANC è stato sottoposto ad un processo di funzionalizzazione superficiale in due step: silanizzazione con 3-amminopropiltrimetossilano (APTES) per esporre NH2 e grafting della molecola anti-infiammatoria (eparina salificata) attraverso la chimica delle carbodiimmidi. L’influenza del solvente di reazione (acqua o toluene), tempo di reazione (3h e 24h) e trattamento termico è stata studiata al fine di massimizzare l’esposizione di -NH2. La caratterizzazione tramite spettroscopia infrarossa (IR), Dynamic Light Scattering (DLS), potenziale Z e test all’acido 2,4,6-trinitrobenzene solfonico (TNBS) ha mostrato una resa di funzionalizzazione confrontabile (ca. 1020 -NH2/g di polvere) e una elevata citocompatibilità (> 80%) indipendentemente dalle condizioni di reazione. Tuttavia, la funzionalizzazione in toluene per 24h seguita dal trattamento termico ha garantito una distribuzione del diametro idrodinamico più uniforme (1905,4 nm), ridotti fenomeni di sedimentazione e un aumentato potenziale Z (-21,49 mV vs. -42,09 mV per MANC funzionalizzato e ctrl, rispettivamente). Inoltre, tali condizioni hanno mostrato una maggiore stabilità del rivestimento in ambiente acquoso fino a 7 giorni. Di conseguenza, questa procedura è stata selezionata per la successiva funzionalizzazione tramite chimica delle carbodiimmidi. Parallelamente, l’incapsulamento del MANC (1,2 e 4 mg/mL) nell’idrogelo a base di DDHP407 (15% p/V) non ha alterato significativamente la termosensibilità del sistema gelificante. Tuttavia, in termini di iniettabilità, 1 mg/mL è risultata essere la concentrazione di MANC che garantisce il miglior compromesso tra tempo di gelificazione (6 min), temperatura di iniezione (30 °C) e dimensione dell’ago (0,8 mm). Infine, è stato identificato il set-up ottimale per l’allestimento di saggi 2D di wound healing in vitro mediante la semina su piastra di fibroblasti murini e l’induzione di una ferita. È attualmente in corso l’ottimizzazione di un algoritmo di segmentazione delle immagini per monitorare quantitativamente il processo di guarigione delle ferite in vitro.