Studio sull'uso di hydrogel per il rilascio di peptidi bioattivi in sostituti ossei bioassorbibili

The GBMP1a peptide was initially developed in our laboratory as a mimetic of the bone growth factor BMP-2. Its sequence, which maps to the protein fragment 48-69, is capable of inducing an osteoblastic phenotype in mesenchymal stem cells. This peptide, covalently anchored to collagen, chitosan, PEEK, and manganese-containing glass ceramics, enhances osteoblast adhesion and proliferation. We recently demonstrated that GBMP1a also confers bioactivity to barrier membranes when adsorbed to the surface. To simplify the GBMP1a use protocol for dentists, we designed the inclusion of GBMP1a in self-assembling peptide hydrogels. Previously, self-assembling ionic-complementary peptide hydrogels have been proposed as scaffolds for the repair of small bone defects and for nanoparticle formulations for gene delivery. Hydrogels with or without GBMP1a will be added to commercial bioabsorbable bone substitutes of bovine origin to evaluate the behavior of human osteoblasts (adhesion, proliferation, mineral deposition, gene expression) in a system as closely aligned as possible with the methods used in dental clinics. This thesis focuses on the design, preparation, and evaluation of self-assembling peptide hydrogels enriched with GBMP1a to improve the bioactivity of bioabsorbable bone substitutes.

Il peptide GBMP1a è stato originariamente sviluppato presso il nostro laboratorio come mimetico del fattore di crescita osseo BMP-2. La sua sequenza, corrispondente al frammento proteico 48-69, si è dimostrata capace di indurre un fenotipo osteoblastico nelle cellule staminali mesenchimali. Tale peptide, ancorato covalentemente al collagene, chitosano, PEEK e vetroceramici contenenti manganese, è in grado di potenziare l'adesione e la proliferazione degli osteoblasti. Abbiamo recentemente dimostrato come GBMP1a conferisca bioattività anche a membrane barriera, quando adsorbito sulla loro superficie. Al fine di semplificare il protocollo di GBMP1a per i dentisti, si è progettata la sua inclusione all'interno di hydrogel di peptidici auto-assemblanti. Precedentemente, idrogel peptidici auto-assemblanti a complementarità ionica erano stati proposti quali scaffold per la riparazione di difetti ossei di piccole dimensioni, e per formulazioni di nanoparticelle destinate al gene delivery. Gli hydrogel, con o senza GBMP1a, verranno aggiunti a sostituti ossei bioriassorbibili commerciali di origine bovina, al fine di valutare il comportamento di osteoblasti (adesione, proliferazione, deposizione minerale ed espressione genica) in un sistema il più possibile conforme ai metodi impiegati nella pratica clinica odontoiatrica. Questa tesi è incentrata sulla progettazione, preparazione e valutazione di hydrogel peptidici auto-assemblanti arricchiti con GBMP1a, allo scopo di migliorare la bioattività dei sostituti ossei bioriassorbibili.