RICERCA E SVILUPPO

Prosilas nel settore Biomedicale


Prosilas crede nella ricerca e partecipa attivamente a differenti progetti che possono rivoluzionare, in un futuro a noi molto vicino, le attuali applicazioni nel settore biomedicale.

Uno di questi studi, svolto con la partecipazione dell’Università di Modena, l’Università Politecnica delle Marche, l’Università di Pavia e il Politecnico di Torino, ha portato alla creazione di piattaforme (“scaffold”) per l’accrescimento di cellule staminali.

Sulla base di questo progetto ha preso vita la ricerca di una studentessa dell’Università di Pavia, la Dott.ssa Maria Laura Gatto, la quale ha ideato e disegnato delle strutture geometriche, che permettessero una proliferazione controllata delle cellule.

I materiali scelti per la realizzazione degli scaffold sono stati il Policaprolattone (PCL) e l’idrossiapatite: questi materiali, nella matrice microscopica, simulano la struttura dell’osso umano permettendo non solo la sopravvivenza delle cellule iniettate, ma consentendone anche la loro riproduzione.

Prosilas, ha sviluppato tramite sperimentazione interna, un proprio know-how inerente la lavorazione di polimeri innovativi, ed è riuscita nell’intento di produrre queste strutture tramite Sinterizzazione Laser Selettiva (SLS) andando a modificare i parametri di lavoro delle macchine. E’ stato così possibile lavorare materiali biocompatibili e bio-riassorbibili.

I risultati raggiunti sono stati molto positivi: la vitalità delle cellule ha raggiunto valori ben al di sopra di quanto inizialmente previsto.

Il successo di questa tecnica innovativa apre nuove strade: sarà possibile ad esempio rigenerare organi e tessuti muscolari asportati a seguito di operazioni invasive e si potrà inoltre ricostruire elementi ossei.

La Dott.ssa Maria Laura Gatto sta ora proseguendo con i suoi studi in materia durante il suo Dottorato di Ricerca e la Prosilas continuerà ad affiancarla nei suoi esperimenti.

Sono previsti ulteriori sviluppi nei prossimi mesi, e tutti i dati aggiornati saranno condivisi non appena saranno disponibili.

Case Study

Processo adesivo di MSC umane su scaffold in PCL:70/HA:30 prodotti per Selective Laser Sintering con EOS P396

Il progetto è incentrato sulla valutazione dell’adesione di cellule staminali mesenchimali umane (hMSC) su scaffold in PCL:70/HA:30 prodotti con tecnica Powder Bed Fusion mediante Selective Laser Sintering con EOS P396. Test meccanici sugli scaffold hanno dimostrato caratteristiche comparabili a quelle dell’osso. La superficie e la forma degli scaffold sono state osservate al microscopio ottico (LM) e al microscopio elettronico a scansione (SEM), mentre la rugosità superficiale è stata misurata mediante microscopia confocale. I test di vitalità a 24 ore e 4 giorni delle cellule seminate sono stati effettuati tramite test in vitro Alamar Blue (AB).È stata quindi comprovata l’effettiva presenza cellulare con acquisizioni al SEM.

LA TISSUE ENGINEERING

Nell’ambito della tissueengineering, la medicina rigenerativa, in particolare del tessuto osseo, propone l’impiego di strutture ingegnerizzate in materiali innovativi prodotte tramite tecnologie di Additive Manufacturing, gli scaffold, laddove la rigenerazione de tessuto non è sufficiente e gli innesti ossei risultano scelte con implicazioni etiche e cliniche non ottimali. Le hMSCprelevate da paziente infatti, se fornite di ambiente che simula l’originale ambiente di crescita, si evolveranno in tessuti che assomigliano alle strutture native.

OSSERVAZIONI SCAFFOLD (LM E SEM)

Dall’osservazione con microscopio ottico 3D le geometrie risultano imprecise e non regolari, in particolare le porosità cambiano forma. Ѐ da notare anche una difficoltà di stesura e sinterizzazione delle polveri tramite fascio laser: sono infatti presenti in grandi quantità particelle parzialmente fuse o agglomerate, osservabili con SEM.

PROVE MECCANICHE A COMPRESSIONE SU SCAFFOLD

Gli scaffold mostrano ripetitività di comportamento, con carichi nominali che si posizionano nel limite inferiore del range di comportamento meccanico delle ossa (tra 5 MPa per la vertebra lombare e 167 MPa per il femore).
Infatti considerando le prestazioni meccaniche degli scaffold al 40% del valore iniziale dell’altezza, i carichi risultano compresi tra 100 N e 300 N, che corrispondono a valori nominali tra 1 MPa e 3 MPa.

MISURE DI RUGOSITÀ SU SCAFFOLD

La differenza di rugosità tra le due geometrie non è significativa. La geometria RD3 presenta però valori relativi ad altezza dei picchi, profondità di valli e asimmetrie tra questi rispetto al piano mediano maggiori.
Ciò è dovuto alla difficoltà di sinterizzazione delle polveri di PCL, irregolari e non omogenee; effetto in parte attenuato dalla presenza di HA.

OSSERVAZIONI CELLULE 24 H (SEM)

Per confermare i dati di vitalità a 24 ore sono state effettuate osservazioni al SEM dei campioni. In tutti risulta evidente la presenza di cellule in spreading, cioè gli ancoraggi intracellulari del citoscheletro permettono alla membrana cellulare di estendersi formando delle protuberanze per aderire alla superficie del materiale.

VITALITÀ CELLULARE A 24 H CON AB

I dati sono normalizzati rispetto al numero di cellule seminate (50000 per ogni campione) ed espressi in percentuale. Risulta evidente che il controllo ha valori di vitalità maggiori in assoluto a 24 ore, mentre a 4 giorni i dati diventano confrontabili con quelli degli scaffold. La geometria RD3 risulta favorire la vitalità rispetto alla d-20, con un trend confermato sia a 24 ore che a 4 giorni, probabilmente per questioni di controllo dei pori. Avendo le hMSC un ciclo cellulare di 40 ore, in 4 giorni il numero di cellule risulta circa raddoppiato.