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Tesi etd-04032012-170853


Thesis type
Tesi di laurea magistrale
Author
ROCCA, ANTONELLA
URN
etd-04032012-170853
Title
Sviluppo di sostituti tissutali ingegnerizzati per l'orecchio medio tramite coltura in vitro di cellule staminali mesenchimali su matrici polimeriche biocompatibili.
Struttura
SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI
Corso di studi
BIOLOGIA MOLECOLARE E CELLULARE
Supervisors
relatore Moscato, Stefania
relatore Chiellini, Federica
Parole chiave
  • matrici polimeriche biocompatibili
  • cellule staminali mesenchimali
  • orecchio medio
Data inizio appello
27/04/2012;
Consultabilità
Parziale
Data di rilascio
27/04/2052
Riassunto analitico
La funzione principale dell’orecchio medio (OM) è quella di trasmettere l’energia meccanica vibratoria del suono, ivi convogliata dall’orecchio esterno, all’orecchio interno, che è invece deputato sia al controllo dell’equilibrio sia alla trasduzione dell’energia meccanica vibratoria in impulso nervoso. Questo compito meccanico è svolto principalmente dal complesso “membrana timpanica (MT) / ossicini auricolari” che amplifica le onde sonore, propagatesi nel mezzo aereo, affinché siano efficacemente trasmesse in un mezzo liquido (perilinfa cocleare).
L’OM è soggetto a malattie acute e croniche che causano la cosiddetta “sordità di trasmissione”. Le più frequenti coinvolgono le grandi perforazioni della MT ed i difetti (lesioni, anchilosi, erosione etc.) della catena ossiculare. Attualmente la chirurgia è il trattamento di elezione per ripristinare una corretta funzione dell’OM attraverso una tecnica chirurgica nota come timpanoplastica. La MT viene generalmente ricostruita utilizzando la fascia temporale autologa. Tuttavia il suo utilizzo può essere limitato da vari fattori: la morbilità del sito donatore, l’insufficienza di materiale per eventuali chirurgie di revisione, la necessità di un equipaggiamento operativo costoso, etc. Per tali motivi, alcuni studi recenti hanno esplorato le potenzialità cliniche di materiali riassorbibili semplici (es. acido ialuronico, fibrina) come sostituti che, però, richiedono una migrazione cellulare in vivo non rivelandosi risolutivi per la ricostruzione di grandi perforazioni. Per quanto riguarda i difetti della catena ossiculare, la cura è parimenti chirurgica. Sono impiegate protesi a base di materiali biocompatibili, di origine sia biologica che sintetica. Tuttavia, entrambe le tipologie non sono risultate soddisfacenti ed in particolare le protesi sintetiche sono soggette ad un fenomeno di rigetto biomeccanico, chiamato estrusione, la cui incidenza è stata ridotta con accorgimenti chirurgici, ma non eliminata, essendo ad oggi ancora superiore al 20%.
Visti i limiti degli attuali metodi di riparazione dei danni alle strutture dell’OM, l'obiettivo di questo studio è quello di usare strategie di ingegneria tissutale per ottenere sostituti della MT e degli ossicini in vitro che combinino in modo favorevole gli aspetti positivi dei biomateriali sintetici e dei tessuti biologici autologhi. Dopo un’attenta analisi della letteratura scientifica sull’argomento sono state selezionate alcune matrici polimeriche biocompatibili e bioriassorbibili su cui coltivare cellule staminali mesenchimali (CSM) umane, isolate da midollo osseo ed indotte al differenziamento verso i fenotipi cellulari di interesse per questo studio. In particolare, per differenziare le CSM in fibroblasti della MT è necessario mettere a punto un terreno di coltura selezionando un opportuno cocktail di fattori di crescita. Inoltre, data l’importanza delle forze meccaniche implicate nel movimento della MT, questi sostituti ingegnerizzati devono essere sottoposti ad un campo di forze meccaniche. A questo scopo è previsto l’utilizzo di un bioreattore biomimetico, realizzato da un gruppo di ingegneri. Per quanto riguarda lo sviluppo di sostituti per la catena ossiculare sono stati selezionati materiali polimerici bioriassorbibili sui quali differenziare le CSM nel fenotipo osteoblastico. I costrutti bioibridi ottenuti in vitro sono sottoposti ad una serie di analisi che comprendono saggi di vitalità cellulare, valutazioni quantitative dell’espressione genica, analisi immunocitochimiche ed immunoistochimiche, queste ultime condotte al fine di ottenere informazioni di tipo qualitativo circa la localizzazione spaziale e la distribuzione strutturale di alcune proteine di interesse. I primi dati ottenuti hanno dimostrato che le CSM sono in grado di crescere e di differenziarsi opportunamente sui biomateriali prescelti sia verso il fenotipo fibroblastico della TM sia verso gli osteoblasti ossiculari. Inoltre gli stimoli meccanici sembrano avere un ruolo proficuo nel differenziamento, aumentando la produzione di collagene di tipo II, che è peculiare della struttura della MT.

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