Polivinil alcol bio-attivato per lo sviluppo di scaffolds d'avanguardia volti al recupero della lesione nervosa periferica severa: uno studio comparativo in vitro

The surgical approach to peripheral nerve injury (LNP) is strictly dependent on lesion severity. In the case of severe injuries with substance loss (≥ 5mm) the nerve autograft is the gold standard; however, this strategy is not free from limitations (long surgical times, comorbidity) driving research toward the identification of new materials and on-the-bench devices able to enhance the morpho-functional recovery of the nerve. In this study, aiming to identify the optimal conditions for fabrication of effective nerve conduits, the new polymer oxidized polyvinyl alcohol (OxPVA) was used to develop vanguard patterned scaffolds functionalized with biochemical cues. Specifically, membranes characterized by a linear ultrastructure (surface patterning) were functionalized with: a) covalent bond of the IKVAV peptide (OxPVA-IKVAV); b) mechanical incorporation of the self-assembling peptide EAK (OxPVA+EAK). After scaffolds ultrastructural characterization and peptide presence/distribution verification, biological activity was evaluated by the MTT assay. Neuronal cells (cell line: SH-SY5Y) were seeding on the scaffolds and the proliferation was evaluated at 3, 7, 14 and 21 days. Patterned scaffolds without bioactivation (peptide-free Ox-PVA, PF-OxPVA) were used as controls. The results showed that, initially, the pattern is fundamental to promote cell adhesion, more than the peptides. Conversely, along with time (21 days), the peptides' role emerges. The patterned membrane OxPVA+EAK guaranteed the best performance in cell adhesion and proliferation, in vitro. Here it will be presented a critical discussion of both the experimental approach and study results.

L’approccio chirurgico alla lesione nervosa periferica (LNP) è strettamente dipendente dall’entità del danno. Nel caso di lesioni severe con perdita di sostanza (≥5mm), l’impianto autologo rimane la tecnica “gold standard”; essa non è tuttavia priva di criticità (lunghi tempi chirurgici, comorbidità) le quali hanno spinto la ricerca verso l’identificazione di nuovi materiali e device “on the bench” capaci di promuovere il recupero morfo-funzionale del nervo. Nello studio in esame, un nuovo polimero chiamato polivinil alcol ossidato (OxPVA) è stato impiegato per lo sviluppo di scaffold d’avanguardia caratterizzati da un pattern superficiale oltre che da una bioattivazione biochimica, con l’obiettivo di individuare le condizioni ottimali per il futuro allestimento di neuroguide. Specificatamente, membrane che presentavano un disegno di superficie (motivo lineare), sono state funzionalizzate mediante: a) legame covalente del peptide IKVAV (OxPVA-IKVAV); b) incorporazione meccanica del peptide auto-assemblante EAK (OxPVA+EAK). Dopo caratterizzazione ultrastrutturale e dell’effettiva presenza/distribuzione dei peptidi nelle matrici polimeriche, l’attività biologica è stata valutata mediante saggio MTT. Cellule di linea neuronale (SH-SY5Y) sono state seminate sugli scaffold e la proliferazione è stata valutata a quattro gli end-point: 3, 7, 14 e 21 giorni. Scaffold patternizzati, non bioattivati (peptide-free Ox-PVA, PF-OxPVA) sono stati utilizzati come controllo. I risultati dello studio hanno mostrato che il patterning è fondamentale nel promuovere l’adesione cellulare; più dei peptidi stessi, che nei tempi brevi non sono stati associati a differenze specifiche tra i gruppi. Diversamente, nel lungo periodo (21 giorni), la membrana patternizzata OxPVA+EAK si è dimostrata la migliore nel promuovere adesione e proliferazione cellulare in vitro. In conclusione, verrà fatta un’analisi critica con discussione sull’approccio sperimentale utilizzato in questo studio.