ETD

• agarose
• agarosio
• caratterizzazione meccanica
• cellule staminali mesenchimali
• destrano
• dextran
• hydrogels
• idrogel
• meccanobiologia
• mechanical characterisation
• mechanobiology
• mesenchymal stem cells
• viscoelasticità
• viscoelasticity

In this thesis, agarose–dextran hydrogels were mechanically characterised at different scales (bulk, milli-, and micro-scale) and under different loading conditions (rapid step loading and progressive constant strain-rate loading), with the aim of bringing the experimental conditions closer to those relevant to cell–substrate interactions. Dextran concentration was varied to modulate the viscoelastic response of the hydrogels. The instantaneous elastic modulus, equilibrium elastic modulus, and characteristic relaxation times were obtained from the experimental curves, and their variations with composition, probing scale, and loading conditions were evaluated. In parallel, cell response in terms of migration and morphology was assessed on hydrogels with different dextran concentrations. The comparison between mechanical and cellular results allowed cell behaviour to be related to the mechanical properties of the substrates and highlighted how the choice of probing scale and loading conditions should be guided by the specific aspects of cell–substrate interactions being investigated.

In questa tesi, idrogel di agarosio–destrano sono stati caratterizzati meccanicamente a diverse scale (macroscopica, millimetrica e micrometrica) e condizioni di carico (carico rapido a gradino e deformazione progressiva a velocità costante), con l'obiettivo di avvicinare le condizioni sperimentali a quelle rilevanti per le interazioni cellula–substrato. La concentrazione di destrano è stata variata per modulare la risposta viscoelastica degli idrogel. Dalle curve sperimentali sono stati ricavati il modulo elastico istantaneo, il modulo elastico di equilibrio e i tempi caratteristici di rilassamento, valutandone le variazioni in funzione di composizione, scala di misura e modalità di carico. In parallelo è stata valutata la risposta cellulare in termini di migrazione e morfologia su idrogel con diverse concentrazioni di destrano. Il confronto tra i risultati meccanici e cellulari ha permesso di mettere in relazione il comportamento delle cellule con le proprietà meccaniche dei substrati e di evidenziare come la scelta della scala di misura e delle condizioni di carico debba essere guidata dagli aspetti dell'interazione cellula–substrato che si intendono indagare.