Confronto tra Membrane Elettrofilate e Scaffold Biologici Trattati con DNA-Na per Wound Healing

Chronic wounds represent a major clinical challenge, as conventional treatments often fail to ensure complete and functional tissue regeneration. In this context, the development of biomimetic and bioactive scaffolds plays a crucial role in promoting re-epithelialization, cell proliferation, and skin regeneration. This thesis aims to compare three different types of substrates: a decellularized biological membrane (dECM) derived from porcine cartilage, and two synthetic membranes obtained by electrospinning, based respectively on PVA and on a PEO/Chitosan blend, with the goal of evaluating their biocompatibility, ability to support cell viability, and proliferative response in the presence and absence of sodium DNA (DNA-Na) as a bioactive functionalizing agent. The membranes were prepared and morphologically characterized by scanning electron microscopy (SEM), subjected to thermal treatments for stabilization, and subsequently functionalized with different concentrations of sodium DNA. The in vitro biological assessment was conducted using two model cell lines for wound healing: immortalized human keratinocytes (HaCaT) and epithelial tumor cells (MCF-7). Metabolic viability assays (MTT), proliferation assays (CFSE), and RNA extraction/quantification enabled a comparative analysis of cell–material interactions. The results showed that dECM possesses significant intrinsic bioactivity in terms of cell viability but does not exhibit a clear proliferative enhancement and is sensitive to high concentrations of sodium DNA, which reduce its effectiveness. PVA proved to be a neutral and highly biocompatible material, where the proliferative stimulus was attributable solely to DNA, without synergistic effects with the substrate. The PEO/Chitosan membrane emerged as the most promising: it displayed high intrinsic bioactivity and the ability to interact positively with sodium DNA at intermediate concentrations, showing both an increase in viability and an enhancement of cell proliferation. Overall, this study demonstrates that the chemical–physical nature of the membrane is decisive in modulating the effectiveness of sodium DNA as a bioactive agent. Future perspectives include the optimization of functionalization conditions, investigation of DNA release kinetics, and validation in 3D or preclinical in vivo models, with the aim of developing advanced wound dressing systems capable of integrating mechanical stability, bioactivity, and regenerative potential for clinical wound healing applications.

Le ferite croniche rappresentano una sfida clinica di primaria importanza, poiché i trattamenti convenzionali spesso non garantiscono una rigenerazione tissutale completa e funzionale. In tale contesto, lo sviluppo di scaffold biomimetici e bioattivi riveste un ruolo cruciale per favorire processi di riepitelizzazione, proliferazione cellulare e rigenerazione cutanea. Questa tesi si propone di confrontare tre differenti tipologie di substrati: una membrana biologica decellularizzata (dECM) derivata da cartilagine suina, e due membrane sintetiche ottenute per elettrospinning, rispettivamente a base di PVA e di miscela PEO/Chitosano, con l’obiettivo di valutarne la biocompatibilità, la capacità di supportare la vitalità cellulare e la risposta proliferativa in presenza e in assenza di DNA sodico (DNA-Na) come agente bioattivo funzionalizzante. Le membrane sono state preparate e caratterizzate morfologicamente mediante microscopia elettronica a scansione (SEM), sottoposte a trattamenti termici per la stabilizzazione e successivamente funzionalizzate con diverse concentrazioni di DNA sodico. La valutazione biologica in vitro è stata condotta utilizzando due linee cellulari modello per il wound healing: i cheratinociti umani immortalizzati HaCaT e le cellule epiteliali tumorali MCF-7. I test di vitalità metabolica (MTT), proliferazione (CFSE) ed estrazione/quantificazione dell’RNA hanno consentito di analizzare in modo comparativo le interazioni cellula-materiale. I risultati hanno mostrato che la dECM possiede una bioattività intrinseca significativa in termini di vitalità, ma non evidenzia un chiaro potenziamento proliferativo e risulta sensibile a concentrazioni elevate di DNA sodico, che ne riducono l’efficacia. Il PVA si è rivelato un materiale neutro e altamente biocompatibile, in cui lo stimolo proliferativo è attribuibile esclusivamente al DNA, senza sinergie con il substrato. La membrana in PEO/Chitosano è emersa come la più promettente: ha mostrato un’elevata bioattività intrinseca e la capacità di interagire positivamente con il DNA sodico a concentrazioni intermedie, evidenziando sia un incremento della vitalità sia un potenziamento della proliferazione cellulare. Nel complesso, lo studio dimostra che la natura chimico-fisica della membrana è determinante nel modulare l’efficacia del DNA sodico come agente bioattivo. Le prospettive future includono l’ottimizzazione delle condizioni di funzionalizzazione, lo studio della cinetica di rilascio del DNA e la validazione in modelli 3D o preclinici in vivo, al fine di sviluppare sistemi di medicazione avanzata capaci di integrare stabilità meccanica, bioattività e potenziale rigenerativo per applicazioni cliniche nel wound healing.