GENERAZIONE IN-VITRO DI TESSUTI BIOEQUIVALENTI PER L'APPLICAZIONE CARDIOVASCOLARE: CARATTERIZZAZIONE E FUNZIONALIZZAZIONE DI SCAFFOLD BIOCOMPATIBILI

Characterization and development of an extracellular matrix derived from pig intestinal submucosa (SIS- ECM). Evaluation of the potential influence of detergents in decellularization in the tissue remodeling process through the response of endothelial cells, in cardiovascular diseases, involving the use of a biological patch. The decellularization process is essential to the use of ECM at the host site. Consequently, the choice and use of suitable detergents for decellularization is a critical and essential step in scaffold treatment, since it can influence the ECM’s potential for tissue regeneration. It becomes imperative to focus on the potential influence of the decellularization treatment on tissue remodeling, i.e, understanding the mechanisms underlying matrix-cell communication driven by the tissue and thus the treatment it has undergone, which may facilitate rather than reduce the remodeling process, of the SIS-ECM biomaterial and thus the failure or victory of the graft. Cellular response analyzed involved endothelial cells. CorMatrix ® (CorMatrix Cardiovascular, Inc., Roswell, Atlanta and Alpharetta, GA, USA) is one of the SIS- ECM commercial products that has found wide application in cardiovascular surgery. The Food and Drug Administration (FDA) approved, in 2010, the clinical use of Cormatrix ® for cardiac and extracardiac indications. To date, it is used in congenital cardiac and vascular surgery, pericardial reconstruction, intraventricular repair, arterial and valvular reconstruction, in both adults and children including in cases of endocarditis, acquired vascular defects at various sites and repair of damaged myocardium after stroke. Anatomically, SIS presents two macroscopically different portions, one smoother and one wrinkled. Many studies exist on the characterization of commercial products of SIS-dECM, but this anatomical detail has never been mentioned and, in fact, the portion that is used in the clinic is a detail reserved for biomedical companies. To analyze the peculiar properties of the tissue, we compared both smooth and wrinkled portions, in the entire study, to evaluate which of the two regions was better. They were characterized in terms of biological, biochemical, and biomechanical properties. In addition, since human tissue is the best biomaterial, in terms of immunology, but, nevertheless, difficult to acquire, it was compared to porcine tissue, which is easier to obtain.

il primo obbiettivo in questa tesi di dottorato è stato lo sviluppo di un adeguato trattamento di decellularizzazione, nonché di sterilizzazione, al fine di aumentare la biocompatibilità di questo tessuto. A tale scopo, noi abbiamo: i) sviluppato lo studio di un valido sostituto, nel nostro processo di decellularizzazione, cioè Tergitol 15 S 9. Il metodo di decellularizzazione utilizzato dal nostro gruppo di ricerca, TRICOL (TRIton-X100/COLato di sodio), ha visto la presenza del detergente Triton X - 100, considerato citotossico e per questo inserito nel regolamento europeo REACH per le sostanze chimiche; ii) analizzato le peculiari proprietà della SIS in ogni sua parte, confrontando, in parallelo sia la porzione liscia che quella rugosa. Anatomicamente il SIS presenta due porzioni macroscopicamente differenti, una più liscia e una rugosa. Esistono molti studi sulla caratterizzazione di prodotti commerciali di SIS-dECM, ma questa specificazione anatomica non è mai stata menzionata e, infatti, la porzione che viene utilizzata in clinica è un dettaglio riservato alle aziende biomediche; iii) caratterizzato la potenziale influenza strutturale del protocollo di decellularizzazione nella generazione del SIS-dECM. Il secondo obiettivo di questo elaborato di tesi era la produzione di un tessuto biomimetico, ossia capace di imitare le condizioni di un endotelio sano, attraverso la creazione di uno strato endoteliale che ricopra tutta la superficie del biomateriale.