Caratterizzazione in vitro ed in vivo di nuovi biomateriali naturali, gli “ossicini sclerali”, per il miglioramento dei processi di rigenerazione ossea.

Il recupero di difetti scheletrici significativi potrebbe essere parzialmente abortivo a causa delle perturbazioni che influenzano il processo rigenerativo. Quando si verifica una frattura è possibile incorrere in un cosiddetto difetto di dimensioni critiche (CSD), una grave lesione ossea che impedisce al segmento scheletrico di autoripararsi. Gli attuali trattamenti standard comprendono l'allotrapianto, l'autotrapianto e altre tecniche di impianto osseo. Tuttavia, sebbene siano comunemente usati nella chirurgia ortopedica, questi trattamenti hanno alcune limitazioni riguardo ai loro costi e ai loro effetti collaterali come potenziali infezioni o pseudoartrosi. L'ingegneria dei tessuti ha diretto i suoi sforzi nello sviluppo di nuovi scaffolds per combinare appropriati modelli cellulari e stimoli, allo scopo di riprodurre l'interazione tra cellule e matrice extracellulare durante il processo di osteogenesi. Per questo motivo, è ancora urgente la necessità di costrutti adeguati per colmare il divario osseo in ampie fratture. In particolare, molti scaffolds sono stati sviluppati con proprietà diverse, proponendo nuovi materiali da utilizzare per nuove tecniche di stampa 3D al fine di innescare l'inizio della rigenerazione ossea e ottimizzare la crescita cellulare; sono stati testati diversi stimoli chimici o fisici esogeni, come fattori solubili di crescita / differenziazione e l'applicazione di forze meccaniche (ad esempio il carico); infine, molti tipi di cellule sono stati usati da soli o in co-coltura. Come soluzione innovativa, gli ossicini sclerali (OSs) possono essere suggeriti come scaffolds naturali per la riparazione delle ossa. Gli OSs sono delle particolari placche ossee che formano un anello sul bordo sclerale-corneale del bulbo oculare dei vertebrati inferiori (ottenuto, in questo caso, dal pollo). Questo modello proposto è interessante perché una volta che gli OS raggiungono la dimensione definitiva, nell'animale adulto, sono sottoposti a stress meccanico stereotipato per tutta la vita, con il solo scopo protettivo; pertanto, i processi di rimodellamento osseo devono essere evitati e, per fare ciò, gli osteociti subiscono un'apoptosi massiva, rendendo gli ossicini simili alle ossa decellularizzate. Gli obiettivi di questa tesi sono: (1) caratterizzare la morfologia del materiale naturale peculiare proposto, (2) testare la biocompatibilità degli OS attraverso approcci in vitro e in vivo, (3) testare il potenziale angiogenico degli OS e infine, (4) verificare l'assenza di potenziale infiammatorio a seguito di impianto sottocutaneo. Tra i metodi utilizzati, il test della Membrana Corio-Allantoidea (CAM) è stato in grado di testare il potenziale angiogenico degli OS (poiché la neo-angiogenesi è un prerequisito essenziale per la rigenerazione ossea) e il modello di ratto è stato utilizzato per verificare la loro biocompatibilità (poiché è importante non indurre alcuna reazione avversa dell'ospite). I risultati hanno mostrato una buona biocompatibilità degli OS e la capacità di innescare una reazione neo-vascolare estremamente vistosa. Come prospettive future, la nostra proposta di ricerca mira a produrre un costrutto composto da due parti: i) un bio-scaffold funzionalizzato formato da ossicini sclerali, tra cui rete vascolare e cellule osteogeniche e ii) una matrice dinamica stampata in 3D che costituisce un traliccio (che occupa l’intero gap osseo) che ospita gli OS. L'obiettivo finale è quello di accelerare il processo rigenerativo utilizzando OS inclusi all'interno della matrice dinamica 3D che, a sua volta, fungerà da "modello attivo" al fine di diffondere il tessuto appena formato lungo l'intero spazio della frattura.