Sviluppo di hydrogel a base di alcool polivinilico ossidato per la rigenerazione nervosa

Le lesioni dei nervi periferici (PNIs, Peripheral Nerve Injuries) sono un problema clinico molto diffuso che influenza significativamente la vita dei pazienti coinvolti. Ad oggi, il gold standard per il trattamento di medie o grandi PNI, che non possono essere trattate con la sutura diretta (neurorrafia), è rappresentato dal trapianto nervoso autologo. Anche se l’autotrapianto offre i migliori risultati rispetto ad altri trattamenti chirurgici, esso presenta alcune limitazioni e ciò ha spinto la ricerca, nell’ambito dell’ingegneria dei tessuti, verso lo sviluppo di neuroguide riassorbibili (NCs, Nerve Conduits). Queste ultime sono strutture tubulari che agiscono come un ponte tra le estremità prossimale e distale del nervo lesionato, aventi una cinetica di degradazione sincronizzata con la velocità di rigenerazione nervosa. Attualmente, sono state approvate dalla Food and Drug Administration (FDA) 11 neuroguide per uso clinico, ma non sempre queste riescono a garantire il pieno recupero funzionale, soprattutto nel caso di lesioni lunghe (>3 cm). È in tale contesto che si inserisce questo lavoro di tesi sperimentale svolto presso il Laboratorio di Meccanica dei Materiali Biologici del Dipartimento di Ingegneria Industriale dell’Università degli Studi di Padova, in collaborazione con il Laboratorio dell’Istituto di Anatomia Umana del Dipartimento di Neuroscienze del medesimo Ateneo. In questo studio, è stato preso in considerazione l’alcool polivinilico parzialmente ossidato (OxPVA) come nuovo e promettente polimero sintetico e bioriassorbibile per la realizzazione di condotti nervosi. Inoltre, sono stati presi in considerazione anche cryogel in OxPVA il cui comportamento è stato modulato tramite l’inclusione meccanica di nanotubi di carbonio (CNTs, carbon nanotubes) a parete multipla (MWCNTs, multiwalled CNTs), ovvero derivati del grafene con proprietà elettroconduttive. Lo studio si è posto come obiettivo quello di eseguire un’analisi del comportamento meccanico dell’OxPVA, dell’hydrogel nanocomposito (OxPVA + CNTs) e di nervi sciatici di ratto, focalizzando l’attenzione sulla risposta meccanica a trazione monoassiale. In particolare, le prove di trazione sono state effettuate su membrane in OxPVA, membrane in OxPVA + CNTs, neuroguide in OxPVA e nervi sciatici di ratto. I nervi sciatici di ratto sono stati presi in esame poiché, per verificare l’efficacia delle neuroguide nel supportare la rigenerazione nervosa in vivo, i condotti nervosi vengono solitamente impiantati in un modello patologico di ratto; è quindi utile studiare il comportamento meccanico del tessuto nativo. Inoltre, sono state svolte delle prove di resistenza alla sutura al fine di valutare la resistenza di uno scaffold rispetto al distacco di una sutura. Questi test sono stati eseguiti su membrane in OxPVA e membrane in OxPVA + CNTs. Infine, sono stati realizzati, utilizzando il software Abaqus, due modelli agli elementi finiti di una neuroguida (la prima in OxPVA, la seconda in OxPVA + CNTs) inserita in un gap nervoso e suturata ai due monconi nervosi. Ciò è servito per simulare la risposta meccanica ad un test di trazione uniassiale di una neuroguida impiantata in vivo. L’analisi numerica è risultata utile anche per valutare i risultati sperimentali dei test di resistenza alla sutura.