Matrici elettrofilate di PVA e peptidi autoaggreganti per l'ingegneria del tessuto nervoso

Peripheral nervous system injuries are among the most common diseases. They can be caused by different reasons, including incidents, small damages, and cuts. The nervous tissue does not have auto regenerative capacities except in special cases, so finding a cure is fundamental to improve the quality of life of the patients. Polyvinyl alcohol (PVA) is a water-soluble polymer well studied for nerve guides and nervous tissue engineering scaffolds: its partial oxidation produces a more biodegradable material (OxPVA). In order to improve surface roughness and bioactivity, three scaffolds were developed: OxPVA electrospun matrices, OxPVA patterned disks functionalized with three different self-assembling peptides (EAK, EAK-IKVAV, and EAK-YIGSR), and composite OxPVA/Chitosan sponges with the incorporation of the previously mentioned peptides. Electrospun matrices were crosslinked with two organic compounds to slow down the degradation rate of fibers in water: maleic anhydride and succinyl dichloride. The former has demonstrated a scarce efficiency in safeguarding fibers from the erosive action of water. Conversely, succinyl dichloride has preserved the reticular structure resistance in the water, but the crosslink reaction provoked a dramatic shrinkage. Biological assays were performed with a neuronal cell line, the SH-SY5Y. Cells were seeded both on OxPVA patterned disks and OxPVA/Chitosan scaffolds. The MTT assay has shown a primary adhesion of cells encouraged by scaffolds ultrastructure (the pattern created in OxPVA disks and the porous structure of OxPVA/Chitosan sponges). After 7 days, cells adhesion and proliferation were promoted by the self-assembling peptides incorporation. In particular, the EAK SAP and the EAK-IKVAV sequence stimulated cell proliferation on OxPVA disks. EAK incorporation showed the best results in cells adhesion/proliferation also in OxPVA/Chitosan scaffolds.

I danni al sistema nervoso, e in particolare a quello periferico, sono molto comuni e dovuti alle più svariate cause, tra cui incidenti stradali, piccole lesioni o tagli. Il tessuto nervoso non possiede capacità di autorigenerazione se non in particolari casi, quindi trovare un modo per curarne i danni è di fondamentale importanza per migliorare la qualità di vita del paziente. Il polivinil alcol (PVA) è un polimero solubile in acqua molto studiato per le guide di nervo e per gli scaffold per il tessuto nervoso: il materiale ottenuto dal PVA per parziale ossidazione (OxPVA) risulta maggiormente biodegradabile. In questo lavoro di tesi, sono state sviluppate tre tipologie di scaffold: matrici elettrofilate di OxPVA, dischetti patternizzati di OxPVA funzionalizzate con 3 diversi peptidi auto-aggreganti (EAK, EAK-IKVAV e EAK-YIGSR) e uno scaffold composito di OxPVA/chitosano con incorporati i peptidi precedentemente menzionati. Le matrici elettrofilate sono state reticolate con due tipi di crosslinker per rallentare la degradazione delle fibre in acqua: anidride maleica e dicloruro di succinile. La prima ha dimostrato una scarsa efficienza nel preservare la struttura fibrosa dall’azione distruttiva dell’acqua. Al contrario, il dicloruro di succinile, nonostante favorisse un’adeguata reticolazione anche dopo l’immersione della matrice in acqua, durante la reazione di crosslinking ha provocato un restringimento della superficie del materiale superiore al 50% rispetto alla matrice di partenza. I saggi biologici sono stati condotti utilizzando la linea cellulare neuronale delle SH-SY5Y. Le cellule sono state seminate sia nei dischetti patternizzati che negli scaffold compositi. I risultati dimostrano un’iniziale adesione e proliferazione cellulare favorita dalla struttura dello scaffold, quindi dal pattern applicato sui dischetti e dalla porosità delle spugnette in chitosano. Dopo 7 giorni dalla semina si è invece potuta apprezzare l’azione dei peptidi auto-aggreganti, e in particolare quella dell’EAK e di EAK-IKVAV nel caso dei dischetti patternizzati. Il peptide autoassemblante EAK ha dimostrato di favorire maggiormente adesione e proliferazione anche negli scaffold compositi.