SCAFFOLD MULTIFUNZIONALI PER LA RIGENERAZIONE DEL TESSUTO OSSEO

Il progetto “Second. R.I.” finanziato dal programma Marie Curie ha permesso ai giovani ricercatori dell’IPCB di sviluppare in collaborazione con la Sichuan University degli scaffold biodegradabili a base di componenti organo-inorganici ottenuti combinando la tecnologia sol-gel con il 3D printing per realizzare strutture personalizzate. Tali scaffold “multifunzionali” hanno dimostrato di essere in grado sia di indurre la formazione di nuovo tessuto osseo grazie alla componente inorganica che agisce come segnale bioattivo per le cellule, che di agire come carrier di farmaci antinfiammatori. La struttura 3D con porosità ed interconnessione controllate permettono l’infiltrazione cellulare favorendo l’osteo-integrazione con il tessuto circostante.

Team Italiano: Michele Guerrini (Policy Officer CNR-Brussels Liaison Office e coordinatore del progetto), Francesca Argenio (Ufficio Relazioni Internazionali-CNR), Ugo D’Amora (Ricercatore IPCB-CNR), Samuele M. Dozio (Ricercatore ISTEC-CNR), Gabriella Leo (Ricercatore ISMN-CNR), Maria Grazia Raucci (Ricercatore IPCB-CNR), Alfredo Ronca (Ricercatore IPCB-CNR).

MARIA GRAZIA RAUCCI
Ricercatrice, Istituto per i Polimeri Compositi e Biomateriali, IPCB-CNR

DIRETTA FACEBOOK 21 LUGLIO 2020

STEP

Nel 2014 nasce il centro di ricerca congiunto tra il Dipartimento di Scienze Chimiche e Tecnologie dei Materiali del CNR e l’Università del Sichuan di Chengdu su temi che riguardano principalmente i materiali avanzati ed i biomateriali per la salute.

I giovani ricercatori dell’IPCB svolgono un periodo di ricerca presso il National Engineering Research Center for Biomaterials (NERCB) della Sichuan University nell’ambito del progetto “Second. I.” supportato dal programma Marie Sklodowska-Curie Research and Innovation Staff Exchange (RISE).

Durante questo periodo di secondment in Cina i ricercatori si occupano della sintesi e della caratterizzazione chimico-fisica, morfologica e biologica dei materiali, con un team multidisciplinare e competenze complementari: il team cinese ha una forte esperienza nei materiali ceramici e ha tutte le facilities disponibili per effettuare uno studio approfondito del materiale, il team italiano ha una forte esperienza nella progettazione e preparazione di materiali ibridi organo-inorganici e nello sviluppo di strutture 3D mediante tecniche di prototipazione avanzate.

L’attività di ricerca porta alla progettazione, sintesi e studio delle proprietà dei materiali, con la pubblicazione di 4 articoli su riviste scientifiche internazionali, la presentazione a congressi nazionali ed internazionali, e la preparazione di proposte di ricerca future.

Le strutture 3D (scaffold) sono state ottenute combinando la tecnologia sol-gel con 3D rapid prototyping. In particolare, il materiale sintetizzato è un ibrido organo-inorganico, dove come matrice polimerica è stato utilizzato acido ialuronico modificato mentre la parte inorganica è rappresentata da nanoparticelle di calcio-fosfato che rappresentano un segnale bioattivo per la formazione di nuovo tessuto osseo.

Il progetto viene presentato al Shanghai Technology Innovation Center (STIC) per capire il suo interesse nel mercato cinese e possibili sviluppi industriali con incubatori di impresa (es. HiMed, K-Tec, X-Node). Sono inoltre organizzati workshop con società ed investitori per lo sviluppo e la commercializzazione di un portofolio di prodotti biomedici ottenuti mediante l’uso di tecnologie avanzate.

Gli scaffold sviluppati hanno proprietà peculiari rispetto ad altri materiali utilizzati per la rigenerazione di difetti ossei. Sono biodegradabili, sono biocompatibili, possono essere processati mediante tecnologie di 3D printing, possono essere personalizzati, sono multifunzionali in quanto inducono la rigenerazione del tessuto osseo, modulano la risposta infiammatoria e possono essere utilizzati come carrier di agenti terapeutici.

Un secondo secondment è effettuato da Ugo D’Amora ed Alfredo Ronca presso Medprin Regenerative Medical Technologies Co., Ltd, un’azienda leader mondiale nel settore del 3D printing con sede principale in Guangzhou. Durante questo periodo è stato possibile ottimizzare e fare lo scale-up del processo produttivo dei materiali sviluppati precedentemente in laboratorio. Siamo riusciti, quindi, ad ottenere il prototipo di scaffold 3D bioattivo.

Questi materiali sono molto versatili per diverse applicazioni. Come scaffold, possono essere utilizzati per la rigenerazione del tessuto osseo e anche, secondo opportune modifiche, per la riparazione del difetto osteocondrale. Modulando la composizione chimica e la struttura, tali sistemi possono essere utilizzati anche in dermatologia.