Sviluppo di un patch nanocomposito per il trattamento dell'infarto del miocardio

I disturbi cardiovascolari sono la prima causa di mortalità nel mondo. Circa il 31% di persone muoiono ogni anno per tali patologie, e l'80% di queste morti sono causate da infarti ed ictus. L'infarto del miocardio consiste nella necrosi miocardica, causata dall'ostruzione di un'arteria coronarica, che provoca l'interruzione del flusso sanguigno al tessuto miocardico con conseguente morte dei cardiomiociti e perdita della funzionalità contrattile. Il processo di riparazione fisiologico porta al rimodellamento del ventricolo sinistro, cioè a una variazione della sua dimensione e alla formazione di una cicatrice fibrotica e, spesso, culmina con l'arresto cardiaco. Nonostante l'ampia varietà di trattamenti clinici presenti, non è stata ancora sviluppata una strategia in grado di dare sostegno meccanico al tessuto miocardico per svolgere la sua funzione di eiezione sanguigna e promuovere, allo stesso tempo, la rigenerazione del tessuto infartuato. Di recente, il trattamento dell'infarto del miocardio tramite l'applicazione di patch cardiaci epicardici ha avuto un notevole sviluppo. I patch cardiaci sono delle membrane 2D che possono essere integrate con cellule autologhe/allogeniche o possono essere caricate con molecole bioattive. In tale modo, possono agire da “rifornimento cellulare”, da rinforzo meccanico per limitare la dilatazione della parete e come sistema di rilascio di farmaco. In parallelo, l'impiego di substrati piezoelettrici come interfacce di trasduzione elettromeccanica nella coltura di cellule staminali ha mostrato risultati promettenti nella promozione di fenotipi di tipo cardiomiogenico. In questo lavoro, è stato proposto lo sviluppo di una membrana acellulare non biodegradabile composita con nanoparticelle piezoelettriche. A tal fine, due tipologie di materiali sono state impiegate: il Polidimetilsilossano (PDMS) e il copolimero Etilen-vinil acetato (EVA). Le nanoparticelle utilizzate consistono in Titanato di Bario (BaTiO3) e Ossido di Zinco (ZnO) a due diverse concentrazioni: 10% e 20% (p/p). Le membrane sono state realizzate con la tecnica di spin-coating nel caso del PDMS e per casting per quanto riguarda l'EVA. I nanocompositi sono stati caratterizzati tramite: profilometria, microscopia a scansione elettronica (SEM) per analizzarne la morfologia, test a trazione per quanto riguarda lo studio delle proprietà meccaniche, valutazione della risposta piezoelettrica a seguito di una deformazione meccanica e valutazione della radiopacità. Il punto chiave è lo sviluppo di un patch con adeguate proprietà meccaniche per fornire sostegno meccanico al tessuto miocardico e in grado di generare un segnale elettrico se sottoposto a deformazione meccanica. L'intento futuro è quello di attenuare il processo di rimodellamento del ventricolo sinistro e di promuovere l'innesco di una serie di fattori paracrini, in grado di promuovere il processo di riparazione da parte delle cellule staminali endogene, una volta impiantato in vivo