Determinazione di detergenti residui in matrici biologiche decellularizzate

The growing demand for organ transplantation is a major problem for all diseases that lead to a loss or functional failure of tissues and organs. There is still a significant gap between the number of organ donors and recipients that declares a serious organ shortage problem. Tissue engineering offers an alternative solution with biological organs devoid of donor cells. The decellularization of biological tissues, to be used as a bioprosthesis, is, therefore, a fundamental process for the solution of the lack of tissues, especially in the case of xenogenic tissues. Decellularization is a treatment that allows the removal of antigenic factors and avoids the rejection phases by attenuating inflammatory processes; most decellularization methods use treatments with one or more detergents. The data on the implantation in humans of xenogenic valve substitutes treated with detergents are contradictory but highlight cases of low activity of the cells that repopulate the scaffold. Determining the residues of detergents that remain "trapped" in the extracellular matrix is fundamental since their desorption, even in very long times, could be cytotoxic or induce inflammation and therefore could contribute to the poor functionality of the bioprosthesis. Up to now, the determination of the residual detergents has been carried out almost exclusively on the washes of the decellularized matrix. The possibility of a direct analysis of the residual amount of detergent shows that the detergents are not completely removed from the matrices. In this work, a procedure that involves the complete digestion of the decellularized tissue and the analysis of the digested product by an HPLC equipped with a mass detector is used for direct quantification of detergent residues (SDS, Sodium Cast, Tergitol 15-s- 9 and Triton X-100) “trapped” in decellularized extracellular matrices of different origins (porcine larynx, porcine small intestinal submucosa, bovine pericardium). The method, compared to a previously developed one by the same research group, has proved to be applicable to practically all types of detergents.

La crescente domanda del trapianto di organi è un problema importante per tutte le malattie che portano ad una perdita o ad un difetto funzionale di tessuti e organi. Esiste ancora un divario significativo tra il numero di donatori e di riceventi di organi che decreta un grave problema di carenza di organi. L'ingegneria tessutale offre una soluzione alternativa con organi biologici privi di cellule del donatore. La decellularizzazione dei tessuti biologici, da utilizzare come bioprotesi, è quindi un processo fondamentale per la soluzione della carenza di tessuti soprattutto nel caso di tessuti xenogenici. La decellularizzazione è un trattamento che permette la rimozione dei fattori antigenici ed evita le fasi di rigetto attenuando i processi infiammatori; la maggior parte dei metodi di decellularizzazione utilizza trattamenti con uno o più detergenti. I dati sull’impianto nell’uomo di sostituti valvolari xenogenici trattati con detergenti sono contradittori ma evidenziano casi di scarsa attività delle cellule che ripopolano lo scaffold. Determinare i residui dei detergenti che restano “intrappolati” nella matrice extracellulare è fondamentale poiché il loro deadsorbimento, anche in tempi molto lunghi, potrebbe essere citotossico o indurre infiammazione e quindi potrebbe concorrere alla scarsa funzionalità della bioprotesi. Fino ad oggi, la determinazione del detergente residuo è stata effettuata quasi esclusivamente sui lavaggi della matrice decellularizzata. La possibilità di un'analisi diretta della quantità residua di detergente mostra che i detergenti non vengono completamente rimossi dalle matrici. In questo lavoro, una procedura che prevede la completa digestione del tessuto decellularizzato e l’analisi del digerito mediante HPLC dotato di un rivelatore di massa viene utilizzata per una quantificazione diretta dei residui di detergenti (SDS, Colato di Sodio, Tergitol 15-s-9 e Triton X-100) “intrappolati” in matrici extracellulari decellularizzate di differente origine (laringe suina, sottomucosa intestinale piccola suina, pericardio bovino). Il metodo, rispetto a quanto sviluppato precedentemente dal medesimo gruppo di ricerca, ha dimostrato di essere applicabile praticamente a tutti i tipi di detergenti.