Biomateriali e graft technology

Il “Laboratorio di Biomateriali” è nato oltre 20 anni fa nella sede di IFC-Massa per sviluppare e caratterizzare biomateriali polimerici e dispositivi biomedicali per applicazioni in campo cardiovascolare e successivamente ha ampliato le sue ricerche nell’ambito della medicina rigenerativa.

Tra i dispositivi polimerici in fase di studio presso il laboratorio, particolare rilevanza hanno le valvole cardiache, le protesi vascolari di piccolo diametro ed i patch per la rigenerazione cutanea. La realizzazione dei dispositivi avviene tramite tecnologie innovative tra cui la tecnologia spray basata sull'inversione di fase, l’electrospinning e la stampa 3D.

La caratterizzazione consiste nella valutazione della biocompatibilità di nuovi biomateriali in vitro (tramite colture cellulari e saggi di vitalità e proliferazione) ed in vivo (tramite impianto sottocutaneo in piccoli animali ed analisi istologica), emocompatibilità (attivazione piastrinica e del sistema della coagulazione), delle proprietà chimiche (analisi infrarosso FT-IR/ATR) e meccaniche (test di trazione uniassiale e prove a fatica). Nell’ambito di progetti riguardanti nuovi materiali biocompatibili ed ingegneria tissutale, il laboratorio ha acquisito esperienza nella coltura di linee cellulari e nell'isolamento di cellule primarie umane.

Attualmente le linee di ricerca riguardano lo studio e la realizzazione di materiali bioattivi per la rigenerazione tissutale e per la somministrazione locale di farmaci e agenti bioattivi, quali derivati piastrinici autologhi e cordonali, in ambito cardio-vascolare, osteo-articolare e delle lesioni cutanee.

Le ricerche sono condotte nell'ambito di progetti nazionali e collaborazioni con enti di ricerca e ditte leader nel settore biomedicale.

 

I progetti in corso sono i seguenti:

  • Il progetto ValveTech (finanziato dalla Regione Toscana PAR-FAS 2007-2013) prevede la realizzazione di una nuova VCP (valvola cardiaca polimerica) sutureless (crimpabile/espandibile) che, sotto navigazione chirurgica e guida endoscopica, possa essere applicata in modo mini-invasivo con un manipolatore robotico in grado di raggiungere il sito di intervento e posizionare la valvola in modo sicuro, efficace e veloce

  • Il progetto NANOCUBE (finanziato dalla Regione Toscana POR-FESR 2014-2020) prevede lo sviluppo di tecnologie innovative per la realizzazione di nanocapsule e nanosistemi a rilascio controllato di sostanze bioattive per applicazioni biomediche nell’ambito della rigenerazione della cute.

  • Il progetto PREVISION (finanziato dalla Fondazione Pisa) riguarda la valutazione prognostica dell’impiego di scaffold tridimensionali (3D) e gel iniettabili sulle lesioni croniche della pelle mediante nuove tecnologie di imaging biomedicale. Specificatamente il progetto prevede il trattamento di ulcere diabetiche in pazienti che non guariscono con trattamenti tradizionali.

 

 I progetti presentati di recente, che si indirizzano essenzialmente alla Medicina Rigenerativa, sono i seguenti:

  • “Clinical and Imaging outcome of focal osteochondral lesions treated using umbilical Cord Blood Platelet derivatives and a biomimetic scaffold (IRONMAN)” (Progetto presentato per il finanziamento nel Bando Ricerca Finalizzata 2018 - Ministero della Salute). Il Progetto prevede il trattamento di lesioni articolari focali del ginocchio tramite un supporto in biomateriale riassorbibile addizionato di fattori di crescita derivati da sangue del cordone ombelicale.
  • “Valutazione diagnostica avanzata dell’efficacia terapeutica di nuovi scaffold bioattivi per la rigenerazione di lesioni cartilaginee e muscolari nell’atleta (Progetto presentato al CONI)". Il progetto si propone di valutare l’efficacia di fattori di crescita cordonali nel trattamento delle lesioni articolari e muscolari in atleti di alto livello, utilizzando un approccio innovativo e ad elevata risoluzione (Risonanza magnetica a 7-Tesla) per la diagnostica della lesione e il controllo delle fasi successive della sua riparazione.

Il 28 giugno 2018 è stata anche approvata dal CdA del CNR una donazione liberale del Dr. Vassili FOTIS a favore del Laboratorio di Biomateriali di IFC, per ricerche nell’ambito della “Medicina Rigenerativa”.

 

 
 Staff 
 Ricercatori  Assegnisti
 Soldani Giorgio Barsotti Maria Chiara 
 Losi Paola  Cavallo Aida
 Foffa Ilenia  Buscemi Marianna
Al Kaval Tamer  
   

 

Drug delivery

Tra le attività di ricerca della sede IFC di Siena spicca quella sullo sviluppo e validazione di sistemi di "drug delivery" per il rilascio controllato e direzionato di farmaci tradizionali e proteici. In particolare sono stati sviluppati sistemi basati su: 1) nanoparticelle paramagnetiche in grado di legare farmaci/molecole; 2) vescicole magnetiche non immunogene ad alta efficienza di fusione (eritrociti umani ingegnerizzati). Studi in vitro ed in vivo su modelli animali con patologie gravi quali il cancro o malattie cardiovascolari vengono condotti per valutare la loro efficacia nel trattamento farmacologico delle malattie complesse e per standardizzare nuovi protocolli terapeutici.

Questi sistemi somministrati per via sistemica consentono di guidare dall'esterno, attraverso l'utilizzo di un campo magnetico statico, farmaci di varia natura nella sede di interesse e rilasciarli elettromagneticamente o attraverso un processo di fusione con la cellula bersaglio. L'utilizzo di particelle paramagnetiche all'interno di questi sistemi può avere una duplice funzione: quello di veicolare e concentrare il farmaco in una specifica sede e di provocare, a livello locale, uno shock termico al fine di neutralizzare delle cellule bersaglio per ipertermia.

Tali sistemi nanotecnologici di rilascio controllato e mirato del farmaco aprono nuove prospettive terapeutiche e permettono di ottenere vantaggi rispetto alle terapie farmacologiche convenzionali. Questi sistemi di "drug delivery" hanno come obiettivo quello di circoscriverne l'effetto biologico su una determinata tipologia di cellule, migliorando l'efficacia e riducendo la tossicità di una terapia.