Sistemi compositi a base di idrogeli peptidici per la rigenerazione del tessuto osseo

Il costante aumento di patologie e traumi a carico del tessuto osseo sta producendo un conseguente aumento nella richiesta di risorse mediche e sanitarie, rendendo particolarmente attuale la necessità di sviluppare nuove alternative ai trattamenti attualmente impiegati. In questo contesto l’ingegneria tissutale potrebbe fornire, in futuro, nuove metodiche e materiali in grado di riparare il tessuto osseo e stimolarne la rigenerazione. Gli idrogeli di tipo peptidico sono dei materiali biocompatibili e biodegradibili particolarmente promettenti per questo tipo di applicazioni, adatti per l’incapsulamento di sistemi cellulari e per il rilascio controllato di molecole bioattive in grado di promuovere il differenziamento cellulare. Il nostro gruppo di ricerca ha sviluppato la possibilità di utilizzare enzimi lipolitici di diversa origine per la preparazione di idrogeli a base peptidica. Gli Fmoc-tripeptidi sintetizzati sono in grado di autoassemblare in acqua formando strutture nanofibrillari altamente interconnesse del diametro di circa 7 nm. I materiali preparati sono sistemi iniettabili, i cui precursori, liquidi a temperatura ambiente, possono dar luogo alla formazione di un gel alla temperatura fisiologica nell’arco di circa 10 minuti. Questi materiali sono stati studiati come sistemi per il rilascio controllato di diversi tipi di molecole ad attività biologica e sono in grado di stimolare la produzione di fattori di crescita quale l’NGF (fattore di crescita neuronale). Tali idrogeli sono stati utilizzati per lo sviluppo di materiali compositi in grado di indurre la rigenerazione del tessuto osseo. Al fine di mimare la particolare composizione naturale dell’osso sono state disperse all’interno degli idrogeli nanoparticelle di fosfati di calcio o idrossiapatite. Le caratteristiche meccaniche di tali materiali, studiate attraverso misure reologiche, sono paragonabili a quelle ottenute a partire da materiali di tipo polimerico, con valori del modulo elastico dell’ordine di 10 kPa. E’ stata inoltre studiata la biocompatibilità di tali materiali con cellule animali. Tali materiali compositi, contenenti sia componenti inorganiche che sistemi in grado di rilasciare molecole che promuovono il differenziamento di cellule staminali mesenchimali in osteoblasti, sono particolarmente promettenti per lo sviluppo di nuove metodiche rigenerative di difetti ossei