Spugne ibride di chitosani decorati con peptidi bioattivi per l'ingegneria tissutale ossea

Tissue engineering is a potential response to a lack of tissues or organs to be transplanted. The three key factors of tissue engineering - scaffold, cells and biochemical factors - must be integrated and modulated to lead to successful results. In this perspective there is an increasingly pressing need for new biomaterials capable of eliciting specific cellular responses. This thesis paper deals with the formulation of scaffold of chitosan, natural polymer easily available, biocompatible and antibacterial, functionalized specifically and covalently with two biologically active peptides derived from adhesive proteins and human growth factors. By suitably combining the functionalized chitosans and also using both peptides simultaneously in the functionalization, six different scaffolds were obtained. These matrices were then evaluated in in vitro biological assays with human osteoblasts to assess their ability to induce (i) mineralisation and (ii) modification of gene expression of important proteins for this cellular phenotype. The characterization of the matrices was completed with biomechanical tests and scanning electron microscope analysis. To confirm the anchorage of the peptide sequences and determine the yield of the grafting reaction, nuclear magnetic resonance analysis, Fourier transform infrared spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy were performed.

L’ingegneria tessutale è una potenziale risposta alla carenza di tessuti o organi da trapiantare. I tre fattori chiave dell’ingegneria tessutale - lo scaffold, le cellule e i fattori biochimici - vanno integrati e modulati per portare a risultati di successo. In quest’ottica vi è una esigenza sempre più pressante di nuovi biomateriali in grado di suscitare risposte cellulari specifiche. Il presente lavoro di tesi tratta la formulazione di scaffold di chitosano, polimero naturale facilmente reperibile, biocompatibile e antibatterico, funzionalizzati in modo specifico e covalente con due peptidi biologicamente attivi derivati da proteine adesive e fattori di crescita umani. Combinando opportunamente i chitosani funzionalizzati e utilizzando anche entrambi i peptidi contemporaneamente nella funzionalizzazione si sono ottenuti sei scaffold diversi. Tali matrici sono state poi valutate in saggi biologici in vitro con osteoblasti umani per valutare la loro capacità di indurre (i) mineralizzazione e (ii) la modifica dell’espressione genica di importanti proteine per questo fenotipo cellulare. La caratterizzazione delle matrici è stata completata con saggi biomeccanici e analisi al microscopio elettronico a scansione. Per confermare l’ancoraggio delle sequenze peptidiche e determinare la resa della reazione di grafting sono state eseguite analisi di risonanza magnetica nucleare, di spettroscopia a infrarossi in trasformata di Fourier e di spettroscopia fotoelettronica ai raggi X.