Caratterizzazione e Funzionalizzazione delle Superfici dei Biomateriali

Eteropolisaccaridi

D-glucuronico) e GlcNAc (N-acetil-D-glucosamina)legati insieme da un legame glicosidico β-(1→3). È un eteropolisaccaride non ramificato appartenente a un gruppo chiamato Glicosaminoglicani (GAG). È l'unico GAG non solfatato. 250-25.000 di tali unità disaccaride basiche sono collegate in una catena polimerica da un legame glicosidico β-(1→4).

HA è una delle molecole più idrofile in natura grazie alla sua struttura e alle porzioni laterali idrofile. La capacità di legare efficacemente l'acqua rende HA perfetto per la lubrificazione di parti mobili come le articolazioni e anche per controllare l'idratazione e il trasporto dell'acqua in diversi tessuti del corpo. Grazie alle sue proprietà idratanti, l'HA ha la capacità di sopportare carichi di compressione in vivo e fornire lubrificazione allo stesso tempo.

Nei mammiferi l'HA è un importante componente GAG del tessuto connettivo, del

liquido sinoviale (articolazioni) e dell'umorvitreo dell'occhio, dove svolge un ruolo importante nella lubrificazione.

La proprietà fondamentale dell'acido ialuronico riguarda l'interazione che può fare con l'acqua: è uno dei polimeri più idrofilici che troviamo in natura (tutti i gruppi laterali sono idrofilici) quindi ha un'ottima interazione con l'acqua. Queste interazioni con l'acqua formano dei legami tra i diversi gruppi che stabilizzano ancora di più la struttura.

Il fatto che l'acido ialuronico riesca a tenere così tanta acqua fa sì che sia un polimero che rimane sempre idratato e che abbia delle funzioni di lubrificante.

Pertanto, in tutte le parti del corpo in cui abbiamo elementi che sono in contatto l'uno con l'altro, l'acido ialuronico crea una matrice piena di acqua che mantiene sempre la minima interazione tra le due parti, per cui si ha sempre un movimento.

continuo senza attriti. Inoltre, si trova in quei tessuti in cui c'è bisogno di una forte resistenza alle compressioni, questo è dovuto al fatto che l'acido ialuronico possiede pochissima fase solida, ma tantissima acqua (è un gel), risultando quindi incomprimibile riuscendo a mantenere bene gli sforzi di compressione.

Entrambi i monosaccaridi dell'unità dell'acido ialuronico sono nella configurazione ß. Questa è una struttura energeticamente stabile perché ogni gruppo funzionale voluminoso (ossidrile, carbossile, acetamido, carbonio anomerico) è in posizione equatoriale stericamente favorevole. La struttura è quindi lineare e rigida.

A pH fisiologico, ogni gruppo carbossilico ha una carica anionica, quindi in soluzione acquosa, l'HA è caricato negativamente e forma sali generalmente indicati come acido ialuronico. Le molecole d'acqua collegano i gruppi carbossilico e acetamido con legami H.

anionici tipicamente ottenuti da alghe brune. Gli alginati sono i polisaccaridi non ramificati comprendenti due blocchi copolimerici lineari di α-(1-acido L-guluronico 4) legato (G) e acido D-mannuronico β(1-4)-legato(M). Entrambi i blocchi sono acidi uronici e il gruppo carbossilico è il sostituente più voluminoso. Questo tenderà a rimanere nella posizione più favorevole che è l'equatoriale. Questo, a sua volta, rende la configurazione della sedia la più stabile per entrambi gli zuccheri.

Il secondo polimero è l’alginato, è un polisaccaride costituito da acido guluronico e acido mannuronico. In questo caso però abbiamo una struttura un po’ più randomica. Abbiamo delle parti in cui principalmente abbiamo un tipo di acido, altre parti con l’altro tipo di acido e delle zone in cui abbiamo sia uno che l’altro in maniera non più organizzata: per questa ragione l’alginato

Come si estrae l'alginato? Questo deriva dalle piante acquatiche, quindi da alcune alghe: si parte dall'alga e la si fa essiccare, si lavora con carbonato di sodio in modo da convertire quello che è un polimero non solubile in un sale solubile (ovvero l'acido alginico) - ovviamente da qui avremo tutti i residui della pianta, quindi si filtra per avere una soluzione trasparente del solo componente che vogliamo e poi si fa riprecipitare con una soluzione acida in modo da avere il polimero solido da una parte e il solvente dall'altra. Non serve sapere tutti i passaggi, è solo per capire più o meno come si fa. Ovviamente poi bisogna fare asciugare tutta l'acqua che si è assorbita al suo interno facendola evaporare.

Una delle cose principali è il

Rapporto che c'è tra i due acidi, la quantità ma anche l'organizzazione. Questo perché? Questo rapporto dipende dal tipo di alga e la zona del mondo dalla quale proviene.

Il rapporto tra acido guluronico e l'acido mannuronico non è fisso e dipende dalla fonte naturale ed è un importante determinante delle proprietà dell'alginato. La sequenza dei monosaccaridi non è regolare come per l'acido ialuronico. Nella catena possono esserci regioni omopolimeriche (es. poli-b-Dmannuronato) o casuale disposizione dei monomeri.

L'acido carbossilico sostituito in C6 garantisce la solubilità in acqua del polimero. Vedete subito che i due acidi hanno due strutture diverse, una è più lineare e una è quasi chiusa in sé stessa, presenta una forma a C. Questa C se si incontra con un'altra catena forma uno spazio vuoto centrale e questo è particolarmente reattivo con alcuni ioni di e polivalenti.