Sviluppo di modelli computazionali di condotti per la rigenerazione nervosa.

Le lesioni ai nervi periferici rappresentano il 2-5% dei traumi clinici e possono derivare da incidenti, ustioni o infortuni. Attualmente, le principali soluzioni per la riparazione di questi danni sono gli autotrapianti e gli allotrapianti, tuttavia queste soluzioni presentano delle limitazioni: gli autotrapianti possono causare danni secondari, mentre gli allotrapianti comportano rischi di rigetto immunitario, incompatibilità strutturale e scarsità di tessuti disponibili. Per superare questi problemi, la ricerca si è concentrata sullo sviluppo di condotti guida per nervi o neuroguide (Nerve Guidance Conduits, NGCs), dispositivi progettati per facilitare la rigenerazione nervosa. La rigenerazione nervosa rappresenta una sfida cruciale nella medicina rigenerativa, in particolare per il trattamento di lesioni dei nervi periferici. In questo contesto, i condotti nervosi artificiali offrono una promettente alternativa alle tecniche chirurgiche tradizionali, fornendo un microambiente protettivo per favorire la crescita delle fibre nervose e il conseguente ripristino funzionale. I NCGs sono strutture tubulari che fanno da ponte tra le estremità prossimale e distale del nervo lesionato, aventi una cinetica di degradazione compatibile con quella di rigenerazione nervosa, devono possedere adeguata biocompatibilità, resistenza meccanica ed elasticità, oltre a favorire la crescita e l'orientamento degli assoni attraverso segnali guida nel microambiente circostante. Tuttavia, l'ottimizzazione delle loro proprietà geometriche, meccaniche e biochimiche richiede un approccio multidisciplinare. Questo lavoro di tesi si concentra sullo sviluppo di modelli computazionali atti a valutare la caratterizzazione meccanica dei nervi periferici, al fine di stimolare un’appropriata rigenerazione nervosa all'interno di NGCs. Lo studio in oggetto ha l'obiettivo di analizzare l'influenza della geometria e della composizione del materiale sul comportamento meccanico di due modelli differenziati, il primo con geometria ideale e il secondo con geometria reale, realizzati utilizzando due formulazioni di materiale: hydrogel a base di alcol polivinilico parzialmente ossidato (OxPVA) e OxPVA funzionalizzato con nanotubi di carbonio (CNTs). Sono state effettuate simulazioni numeriche tramite un software di analisi agli elementi finiti Abaqus (Simulia, Dassault Systèmes® ), per valutare il comportamento meccanico della neuroguida sottoposta a torsione e a flessione in tre punti in condizioni fisiologiche, ed infine il comportamento della neuroguida suturata ai due monconi nervosi sottoposta a trazione, per valutarne la resistenza alla sutura. Inoltre, il modello 1 computazionale sviluppato può essere utilizzato come strumento predittivo per la progettazione di nuovi condotti e per testare l'efficacia in diversi scenari terapeutici. Questa ricerca apre nuove prospettive per l'integrazione di modelli computazionali nel processo di sviluppo di dispositivi medici innovativi, con potenziali ricadute significative nel campo della neurochirurgia e della bioingegneria.