Tecniche convenzionali di fabbricazione di scaffold

L approccio top-down è quello che prevede prima la fabbricazione

dello scaffold e poi la semina delle cell al suo interno. È quello

+convenzionale.

L approccio bottom-up prevede prima la formazione di aggregati cell

o foglietti cell e poi l assemblamento di questi layer by layer a

costituire il tessuto.

Solvent casting/particulate leaching

Parto da una soluzione di polimero in un solvente organico. Aggiungo

un agente porogeno, ad es un sale es NaCl o sferette di ghiaccio.

La miscela viene posta in uno stampo o mold con la forma che voglio

dare allo scaffold. Faccio evaporare il solvente. Ottengo un composito

polimero+sale. Sciolgo il sale in acqua x eliminarlo sciacquandolo via

dallo scaffold. Ottengo una struttura porosa.

La porosità dipende dalla [porogeno] e la dimensione e forma dei

pori dalla dimensione e forma del porogeno.

semplice



× distribuzione disomogenea dei pori a causa della precipitazione

del porogeno sul fondo

× non possiamo controllare la posizione dei pori qunidi bassa

riproducibilità

× pori poco interconnessi

× difficile rimuovere residui di sale dopo lavaggio, che sono

tossici per la []

× pori squadrati poco compatibili con le cell

Per ovviare al problema di pori squadrati e poco interconnessi, si può

usare come porogeno delle sfere di paraffina o di gelatina.

Paraffina: emulsione in acqua, si formano le sferette di paraffina, si

raffredda, si filtra per selezionare la dimensione voluta, si

dispone le sferette nella mold e si fonde parzialmente per creare

le interconnessioni; pro le sfere sono +regolari, contro il solvente

per il lavaggio dev essere organico e non deve sciogliere il polimero e è

tossica. Gelatina: emulsione in olio, poi stesso procedimento della

paraffina. Contro sfere -regolari, pro solubile in acqua e non tossica.

Dimensione dei pori di centinaia di micron.

Gas foaming

Per ottenere uno scaffold poroso in PU. La miscela di reazione

comprende macrodiolo e di-isocianato, acqua e un catalizzatore.

Dall interazione tra di-isocianato e acqua si produce CO2 che funge da

porogeno. Il processo viene confinato all interno di un contenitore

con volume e forma fissata, all interno del quale cresce la schiuma.

Poi si toglie la pelle superficiale che è meno porosa.

La porosità dipende dal rapporto tra quantità d acqua e gli altri

reagenti rispetto al volume. Dimensione di centinaia di micron.

Oppure posso usare come porogeno un agente rigonfiante (blowing

agent), che reagisce col calore producendo CO2 e H2O. la soluzione

polimerica contenete l agente rigonf viene fatta passare all interno di un

estrusore che scalda fino alla T di reazione del porogeno ed estrude la

schiuma.

La T di reazione dell a.r. dev essere < della T di fusione del

polimero per non degradarlo durante il processo, non dev essere

tossico e non deve interagire chimicamente col polimero.

L estrusione dà una direzionalità ai pori.

Liofilizzazione (freeze-drying)

Il liofilizzatore utilizza una T bassa e il vuoto spinto, al fine di indurre il

passaggio del polimero da stato solido a gassoso (sublimazione).

Sciolgo il polimero nel solvente, poi congelo utilizzando ad es azoto

liquido a -40°/-15°, in questo modo avrò la formazione di cristalli solidi

immersi in una fase ancora liquida. Poi faccio il vuoto, così che i

cristalli sublinino, lasciando dei pori.

Se uso T molto basse es -40°, avrò una cristallizzazione +veloce,

quindi dei cristalli +piccoli. Se uso T +alte es -15°, avrò una

cristallizzazione +lenta e quindi cristalli +grandi. Quindi la porosità

dipende dalla T usato/velocità di congelamento.

Posso usare anceh due solventi diversi, con due punti di congelamento

diversi, allora otterrò una macroporosità e una microporosità.

Elettrospinning

Si possono produrre fibre micrometriche o nanometriche (sotto i 100

nm di diametro). Sulle microfibre le cell aderiscono appiattendosi,

mentre con le nanofibre assumono una forma +tondenggiante

+fisiologica e viene facilitata la migrazione vs l interno dello scaffold.

Il tipico set-up sperimentale dell elettrospinning è costituito da:

una siringa, contenente la soluzione polimerica

 un ago (needle), da cui viene estrusa la fibra, che è un

 capillare metallico, detto anche spinneret

un collettore, che è il sistema di raccolta della fibra che si

 deposita

un generatore di tensione, che applica una differenza di

 potenziale tra spinneret e collettore

× tanti parametri di processo da controllare:

Concentrazione del polimero. Aumentando la [] abbasso la presenza

di difetti ovvero granuli, ma aumento il diametro delle fibre. Abbassando

la [] diminuisco il diametro, ma aumento i difetti. Oltre una certa [] ho

una viscosità troppo elevata che impedisce l estrusione.

Distanza spinneret-collettore. All aumentare della distanza aumenta

la qunatità di solvente che riesce a evaporare e i difetti/i beads vengono

stretchati e quindi ridotti. Posso ottenere fibre cilindriche o a nastro.

Volatilità del solvente. Se il solvente è poco volatile ottengo una fibra

liscia, mentre se è altamente volatile ottengo una fibra porosa. Questa

nanoporosità può essere un vantaggio per l adesione delle cell, ma

abbassa le propr mecc.

Tensione. Se la ddp è bassa, ho fibre +lunghe e +sottili e il solvente

evapora del tutto. Se la ddp è alta, ho fibre +corte e +spesse e il