Materiali iniettabili

Gel per polimerizzazione della colla di fibrina. È un processo che

avviene naturalmente nell organismo durante la coagulazione, senza

danneggiare le cell. Di solito invece per gli altri mat la polimerizzazione

non è tollerata dalle cell e quindi si preferisce la reticolazione.

Idrogelo di collagene per transizione termica/ph.

Gel in chitosano per transizione termica/ph. Il chitosano da solo

richiederebbe una transizione di ph che però è poco tollerata delle

cell, allora lo si mette in blend con altri mat per sfruttare una

transizione termica che è tollerata per range maggiori.

Gel in alginato in presenza di ioni Ca++. Gelificazione molto

favorevole per le cell e istantanea. Unico difetto, l organismo non

ha gli enzimi per degradare l alginato, quindi non si tratta di

degradazione ma destabilizzazione del gel e poi smaltimento delle

molecole in modo aspecifico.

PNIPAAm (poli-N-isopropilacrilammide). Scaldandosi passa da sol a gel

per l interazione tra catene e acqua. Transizione termica sfruttabile,

cioè è termo-responsive con solubilità inversa rispetto al riscaldamento.

Polimero sintetico. La sua caratteristica principale non è la sua

iniettabilità ma la cell sheet engineering: devo coltivare dei foglietti cell

da poi staccare, gli attuali metodi fanno staccare le cell dal substrato

ma anche le cell dalle cell, qunidi su usano mat rivestiti da pnipaam in

modo da usare la transiz term per far passare il mat da gel a sol per

staccarlo dal foglietto, applicazione scaffoldfree.

Metilcellulosa. Cellulosa modificata. Funziona come il pnipaam.

Posso modificare dei mat naturali combinandoli con mat sintetici

per avere gelazione termica a 37°.

Colla di fibrina gelazione per polimerizzazione

 

Chitosano gelazione termica

 

Alginato gelazione con ioni Ca++

 

Metil-cellulosa gelazione termica

 

PNIPAAm gelazione termica

 

Problema: scarsa sopravvivenza delle cell in volumi di mat grandi

a causa dell inefficienza della diffusione a grosse distanze.

Possibili soluzioni:

- Introdurre dei pori nella matrice gel.

- Iniettare il mat come insieme di microsfere di volume minore, con

le cell all inetrno opp sulla superficie

xPorosità nel gel:

Mischio oltre alle cell delle particelle molto solubili (porogeno), che

vengono eliminate velocemente lasciando una struttura vuota

(particulate leaching). Il mat impiantato poi rilascia questa parte

solubile, quindi devo assicurarmi che non venga rilasciato “porogeno”

troppo velocemìente es sale no, ghiaccio sarebbe ideale.

Oppure faccio la lievitazione, posso inserire sostanze che reagendo

fanno bolle di CO2 e fanno schiumare il mat. Solo che non è una

reaz comoda in vivo. Es Acido ascorbico e bicarbonato di sodio reagendo

creano i pori.

Iniezione di tante microsfere:

Quindi non serve che il mat sia iniettabile di per sé cioè liquido e con

transizione sol-gel, perché basta che le microsfere siano

sufficientemente piccole da attraversare l ago.

Semina cell sulla superficie della microsfera:

>versatilità di trattamento chimico del mat prima, perché le

 cell vengono seminate sulla superficie sobito dopo la produzione

delle sferette.

Se le microsfere riescono ad aderire tra di loro, si crea una

struttura +stabile e con una ecrta porosità.

Es. beads in PLGA + coating in

collagene contenente le cell.

Sfere cave, con un trattamento in soda, che dà tanto spazio per lo

scambio di fluidi e sotto sforzo le sfere aderiscono bene tra loro.

Microsfere con cell dentro:

Sospendo le cell all interno di capsule che fungono da membrana

semipermeabile, da calibrare perché passino i nutrienti i gas e

alcune molecole segnale, così riduco la distanza tra interno ed

esterno che diventa il raggio della sfera e miglioro i fenomeni

diffusivi.

Due possibili applicazioni:

- Per la protezione delle cell non autologhe trapiantate dal

sistema immunitario. Allora servono capsule stabili. Approccio

terapeutico.

- Per la rigeneraz del tess con cell autologhe. Allora servono

capsule biodegradabili. Approggio rigenerativo.

E’ nata prima la microcapsula immunoprotettiva, perché tante

malattie sono dovute a un inefficienza id alcune cell che non

producono quello che devono fare , come le cell beta del pancreas

nel diabete. La sostituzione tra farmaco e meccanismo biologico

è grezza, soprattutto es per l insulina in cui ho necessità variabili a

seconda delle condizioni. Quindi devo prendere cell non autologhe, del

tipo che mi interessa. Es isole pancreatiche per insulina, protette da

membrana ma in zona vascolarizzata per avere il feedback sul glucosio.

Sfrutto il meccanismo di feedback giusto raffinato da parte

 delle cell

Non ho bisogno di immunosoppressori.



Requisiti e problematiche:

- un impianto stabile nel tempo. I risultati sono promettenti nel

mondo animale ma non in clinica.

- una regolazione fine del cutoff cioè di cosa passa e cosa non,

membrana troppo compatta allora non passa l insulina, se è poco

compatta allora è meno stabile e porosa.

L incapsulamento in alginato è ottimo. L'altro mat che funziona in modo

simile è la pectina. L alginato gelifica con ioni calcio, se lo mettiamo in

soluzione fisiologica il sodio sostituisce il calcio e la struttura a eggbox si

smonta. Allora lo si complessa con mat simili con carica positiva,

es polilisina e chitosano, per avere la stabilità a lungo termine.

Vorrei capsule con diametro controllato e velocemente. Se uso la

gravità ho gocce grandi, se uso un campo elettrico o flusso d aria

sono +piccole. I sistemi di microfluidica permettono di fare particelle

di diametro omogeneo e a stabilire il numero di cell presenti nella

singola capsula.

Coating conformazionale: costruisco la membrana direttamente

intorno alle cell