SVILUPPO DI PROTESI VALVOLARI CARDIACHE MEDIANTE L'APPROCCIO DELL'INGEGNERIA DEI TESSUTI

Questo lavoro di tesi nasce dalla volontà di approfondire il nuovo e promettente approccio dell’Ingegneria Tissutale, identificata con l’acronimo TE (Tissue Engineering), branca dell’ingegneria che combina principi fisici e ingegneristici con le scienze della vita al fine di realizzare tessuti e organi funzionanti in grado di simulare i corrispettivi costrutti biologici, per ripristinare, sostituire o migliorare le funzionalità di tessuti o organi danneggiati. In particolare, il focus di questa ricerca è l’applicazione di questa branca dell’ingegneria alla realizzazione di protesi valvolari cardiache, ponendo particolare attenzione agli aspetti innovativi di questa tecnologia, allo scopo di superare i limiti delle protesi valvolari cardiache realizzate tramite i metodi tradizionali. Nella prima parte, vengono descritti il muscolo cardiaco, nel suo complesso, e le valvole cardiache nello specifico, analizzando poi le possibili patologie a cui possono andare incontro e che comportano in ultima analisi una loro sostituzione. Vengono quindi riportate le tipologie di protesi valvolari cardiache tradizionali, meccaniche e biologiche, sottolineandone i rispettivi pregi e difetti: le valvole meccaniche risultano vantaggiose in termini di durevolezza, ma costringono il paziente ad una terapia anticoagulante a vita, a causa del loro potenziale trombogenico; le valvole biologiche, al contrario, presentano un basso potenziale trombogenico e non richiedono la somministrazione di una terapia anticoagulante a lungo termine, ma la loro durata è nettamente inferiore rispetto a quella delle valvole meccaniche, tanto che spesso comportano complicazioni a 10-15 anni dall’impianto con necessaria sostituzione. In questo elaborato, nello specifico, si analizza l’applicazione della TEHV (Tissue Engineering of Heart Valve), ingegneria tissutale della valvola cardiaca, che definisce l’applicazione delle tecniche di ingegneria tissutale alla progettazione di valvole cardiache. Nel dettaglio, vengono valutati i substrati utilizzati nella realizzazione di valvole cardiache ingegnerizzate, la loro decellularizzazione e ricellularizzazione e il ruolo svolto dai bioreattori nell’applicazione di queste tecniche, fornendo due esempi concreti di realizzazione di TEHV: stented-TEHV con scaffold elastomerico e TEHV con scaffold polimerico ripopolato con cellule derivanti da cordone ombelicale vascolarizzato crioconservato. Infine, si riporta qualche cenno relativo alle diverse tecniche di Biostampa (Bioprinting), una tra le più recenti e promettenti tecniche di ingegneria tissutale che consente di generare strati di cellule preservando il funzionamento di queste nella formazione di tessuti organici, con imprescindibile riferimento al mondo della medicina rigenerativa. È soprattutto in ambito pediatrico, dove vi è una significativa necessità di sostituzione di valvole cardiache e le valvole protesiche sia meccaniche che biologiche non risultano essere in grado di crescere e maturare con il paziente una volta impiantate, che le valvole ingegnerizzate risultano essere un’ottima soluzione. Una valvola cardiaca ingegnerizzata, infatti, una volta impiantata nel paziente, risulta essere un organo vivente a tutti gli effetti, in grado di rispondere alla crescita e ai processi fisiologici analogamente ad una valvola cardiaca nativa. In conclusione, questo nuovo approccio della TEHV evidenzia come sia possibile realizzare nuove strutture metabolicamente attive e anatomicamente funzionanti in grado di sostituire le corrispettive strutture anatomiche malfunzionanti, superando i limiti dei costrutti protesici attualmente in uso.