Barbieri Thesis - BioMedical Materials program (BMM)

Riassunto
velocità di dissoluzione dell’idrogelo usato sono cruciali per l’osseoinduzione di
paste malleabili o iniettabili.
La fragilità delle ceramiche limita il loro uso a quello di riempitivi in siti non sollecitati
meccanicamente, e quindi c’è il bisogno di sviluppare compositi osseoinduttivi che
possano anche tollerare carichi meccanici. Nello stesso tempo, per favorire la
sostituzione completa dell’impianto con nuovo tessuto osseo, la degradazione dei
compositi è importante. In uno studio pilota (Capitolo 3) abbiamo preparato un
composito poroso osseoinduttivo con acido poli(D,L-lattico) e nanoparticelle di
apatite. La componente inorganica ha generato una struttura superficiale
microstrutturata, che è stata proposta come il principale attivatore dell’osseoinduzione
di questi compositi. Nel tentativo di migliorarne le proprietà meccaniche, sono stati
preparati compositi densi con una distribuzione omogenea di apatite (Capitolo 4). È
stato osservato che, nonostante provochi la degradazione termica e meccanica della
componente polimerica, l’estrusione può essere usata per la produzione di compositi
omogenei con proprietà meccaniche simili a quelle dell’osso in condizioni asciutte
(Capitolo 4). L’estrusione ha diminuito il peso molecolare della fase polimerica, e
questa diminuzione è dipesa dal peso molecolare iniziale e dal contenuto di apatite
(Capitoli 4, 5). Questo fatto ha influenzato pesantemente sulle proprietà
viscoelastiche dei compositi. Dal canto suo, metodi di preparazione dei compositi
basati sull’uso di solventi (Capitolo 3) non ha degradato la componente polimerica
ma ha portato a materiali inomogenei. Di conseguenza, la scelta del metodo usato
per produrre i compositi è critica perchè può determinarne le prestazioni meccaniche
e la degradazione.
È stato anche visto che il contenuto di apatite nei compositi ha determinato il loro
potenziale osseoinduttivo (Capitolo 3), dove il materiale con almeno il 40% in peso di
apatite ha indotto alla formazione eterotopica di tessuto osseo. In più, abbiamo
osservato che l’aumento del contenuto di apatite ha reso i compositi più rigidi. Però,
dato che un alto contenuto di apatite ha portato a una maggiore degradazione della
fase polimerica durante l’estrusione, il composito aveva anche maggiori capacità di
smorzamento sotto carichi meccanici ciclici (Capitolo 4). Inoltre, compositi con un
alto contenuto di apatite hanno assorbito più liquidi portando a una sostanziale
diminuzione in rigidezza e un aumento in viscoelasticità (Capitolo 4). Questo
assorbimento di liquidi ha causato anche una rapida dissoluzione di apatite e
idrolisi del polimero con conseguente perdita in massa e rilascio di ioni, che sono
importanti molecole segnale per l’osso. Oltre che a rendere i compositi più rigidi e
degradabili, un alto contenuto di apatite ha anche favorito la mineralizzazione delle
superfici (Capitoli 3, 7). È stato osservato che l’apatite ha reso la superficie dei
compositi più rugosa, e che tale superficie ha indotto una maggiore differenziazione
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