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Tesi etd-04182012-130236


Thesis type
Tesi di dottorato di ricerca
Author
DINI, FRANCESCA
URN
etd-04182012-130236
Title
SVILUPPO DI SUPPORTI POLIMERICI TRIDIMENSIONALI IN POLICAPROLATTONE PER IL TRATTAMENTO DI LESIONI OSSEE CON PERDITA DI SOSTANZA CRITICA: STUDIO SPERIMENTALE IN VIVO.
Settore scientifico disciplinare
VET/09
Corso di studi
MEDICINA VETERINARIA
Commissione
tutor Prof. Carlucci, Fabio
correlatore Dott.ssa Chiellini, Federica
correlatore Dott. Barsotti, Giovanni
Parole chiave
  • star polymer
  • sistemi a rilascio di farmaci
  • rigenerazione ossea
  • polimeri a stella
  • microfibrous meshes.
  • drug delivery system
  • strutture microfibrose. Key words: bone regenerati
  • difetto critico
  • critical-size defect
Data inizio appello
15/06/2012;
Consultabilità
completa
Riassunto analitico
RIASSUNTO<br>Le lesioni ossee con perdita di sostanza, conseguenti a traumi, osteomieliti o resezioni di tumori, rappresentano una complicazione clinica di frequente riscontro. Il tessuto osseo ha la capacità di rigenerare spontaneamente ma, in presenza di un difetto critico, il processo ripartivo può spesso esitare in un fallimento. Scopo del presente studio è stato quello di allestire supporti tridimensionali, biocompatibili e biodegradabili, in poli-ε-caprolactone con struttura molecolare a stella (*PCL) caricati con antibiotici (Enrofloxacina o Levofloxacina) o altri fattori promotori della rigenerazione ossea (Idrossiapatite - HA) e valutare la loro efficacia nel promuovere e sostenere la rigenerazione ossea in lesioni con grave perdita di sostanza complicate da concomitante infezione. Sono stati ottimizzati i parametri di processo e sono state valutate la morfologia delle strutture ottenute per wet-spinning, l’efficacia di caricamento e di rilascio dei farmaci rispettivamente nelle e dalle fibre. Per lo studio delle capacità di adesione e proliferazione cellulare sulle guide, sono state impiegate cellule pre-osteoblastiche murine. Le capacità osteoinduttive, osteoconduttive e osteointegrative di scaffolds in *PCL e*PCL-HA con forma e dimensioni anatomiche sono state testate in difetti critici di 20mm creati sulla diafisi radiale di coniglio. Lo studio ha mostrato l’efficacia della tecnica di wet-spinning nel permettere l’allestimento di strutture tridimensionali con diversa forma e con microstruttura controllata. Le prove in vitro di rilascio degli antibiotici caricati negli scaffolds hanno evidenziato un rilascio inizialmente veloce che poi tende a stabilizzarsi a una velocità costante per oltre un mese. Le prove di coltura cellulare hanno mostrato una buona vitalità e proliferazione in tutto lo spessore degli scaffolds. Le prove in vivo su modello cunicolo hanno mostrato una discreta rigenerazione ossea con segni di rimodellamento evidenti alla dodicesima settimana post-impianto. Il tessuto osseo neoformato è risultato costituito sia da osso lamellare sia intrecciato e localizzato sul versante laterale della struttura, in prossimità dell’ulna. La rimanente porzione di scaffold, non interessata da rigenerazione del tessuto osseo, è apparsa occupata da tessuto connettivo fibroso. I risultati promettenti ottenuti nel presente studio suggeriscono il possibile impiego degli scaffolds a base di *PCL testati come supporti per l’ingegneria ossea, da impiegare per il trattamento di lesioni critiche a carico di ossa lunghe.<br>ABSTRACT<br>Bone defects resulting from trauma, osteomyelitis and tumor resection are common clinical problems. Bone tissue usually has the ability to regenerate, but when a defect of critical size needs to be bridged, the repair attempt to fails in most cases. Aim of this study was to optimize the technique of preparation of a biocompatible and biodegradable three-dimensional star poly-ε-caprolactone (*PCL) scaffold loaded with antibiotics (Enrofloxacin or Levofloxacin) or bone regeneration promoting factors (Hydroxyapatite – HA), to assess its possible application in the treatment of bone lesions with substance loss complicated by outbreaks of infection. Morphology of micro-structured scaffolds obtained by wet-spinning, efficiency of drugs loading and drug release kinetics were evaluated. Cell culture experiments employing a murine pre-osteoblast cell line were performed to evaluate cell viability and proliferation on *PCL scaffolds. Osteoinduction, osteoconduction and osteointegration of anatomically-shaped *PCL and *PCL-HA meshes were evaluated in a 20mm critical-size diaphyseal radius defect in a rabbit model. This study showed the efficiency of wet-spinning technique to produce three-dimensional scaffolds with different shapes and controlled microstructure. The in vitro release kinetics of the meshes, under physiological conditions, was initially fast and then a sustained release for more than one month was observed. Cell culture experiments showed good viability, adhesion and proliferation on the wet-spun *PCL fibers throughout the whole scaffolds. In vivo tests showed a good bone regeneration with bone remodeling 12 weeks after implantation. The newly formed bone tissue was lamellar and woven at the lateral edge of the scaffold, near the ulna. The remaining part of the scaffold, not infiltrated by bone tissue, appeared rich in fibrous connective tissue. The promising results attained in the present work suggest a potential application of the developed *PCL meshes as engineered bone scaffolds for the treatment of long-bone critical-size defects.<br>