Scaffold elettrofilati a memoria di forma per la riparazione dei difetti del tubo neurale (DTN) - Shape memory electrospun scaffolds for Neural Tube defects (NTD) repair

Neural tube defects (NTDs), even if classified as rare disease, represent the second most common cause of congenital malformations in children. Aim of the thesis is the development of a shape memory electrospun scaffold (SMES) focused to improve NTDs repair in fetus. Copolymer poly-L-lactide-poly-ε-caprolactone (PLA-PCL) 70:30 molar ratio, due to its peculiar glass transition temperature (Tg) close to physiologic temperature (32-42 °C) was used to produce electrospun scaffolds that were subsequently engineered with Amniotic fluid-Mesenchymal Stem Cells (AF-MSCs). The engineered scaffolds underwent to a shape memory treatment (SMT) consisting in a cycle of high (T° >Tg) and low temperature (T° < Tg) in order to induce solid status change from rubbery to glassy and fix the induced rolled shape. The scaffolds were characterized for their shape memory parameters Rf% (ability to fix temperature induced shape) and Rr% (ability to recover their primary shape). Biological characterization included cell viability % determination by MTT test, cytofluorimetry and microscope analysis for DAPI stained and Live-Dead Assay. Scaffold degradation test and mechanical properties of SMES were performed in amniotic fluid and evaluated up to 4 months incubation simulating in vivo conditions. Mechanical properties were performed to evaluate SMES variations in Young’s Modulus and Elongation at break. Preliminary results obtained demonstrated that PLA-PCL electrospun scaffolds have good shape memory properties (Rf% =79  5.2; Rr%=98  3.1) and are also a suitable support for AF-MSCs proliferation.

I difetti del tubo neurale (DTN), anche se classificati come malattia rara, rappresentano la seconda causa più comune di malformazioni congenite nei bambini. Lo scopo di questa tesi è stato quello di sviluppare uno scaffold elettrofilato a memoria di forma (SMES) con l’intento di migliorare la riparazione dei DTN a livello del feto. Il copolimero poli-L-lattide-poli-ε-caprolattone (PLA-PCL) in rapporto molare 70:30, grazie alla sua peculiare temperatura di transizione vetrosa (Tg) prossima alla temperatura fisiologica corporea (32-42 °C) è stato utilizzato per produrre scaffolds elettrofilati, i quali sono stati successivamente ingegnerizzati con cellule staminali mesenchimali derivate dal liquido amniotico (AF-MSC). Gli scaffolds ingegnerizzati sono stati sottoposti ad un trattamento a memoria di forma (SMT) consistente in un ciclo di alta (T° >Tg) e bassa temperatura (T° < Tg) al fine di indurre il cambiamento di stato solido da gommoso a vetroso e fissare una forma arrotolata. Gli scaffolds sono stati caratterizzati per i parametri di memoria di forma Rf% (capacità di fissare la nuova forma indotta dalla temperatura) e Rr% (capacità di recuperare la forma primaria). La caratterizzazione biologica ha incluso la determinazione della % di vitalità cellulare mediante test MTT, citofluorimetria e analisi al microscopio per il fissaggio nucleare con il DAPI e il test Live-Dead. Il test di degradazione in vitro degli SMES è stato eseguito nel liquido amniotico e le loro proprietà meccaniche sono state valutate dopo 4 mesi di incubazione in liquido amniotico per simulare le condizioni fisiologiche. Le proprietà meccaniche sono state eseguite per valutare le variazioni di modulo di Young e di allungamento a rottura degli SMES. I risultatipreliminari ottenuti hanno dimostrato che gli scaffold elettrofilati in PLA-PCL hanno buone proprietà di memoria di forma (Rf% =79  5.2; Rr%=98  3.1) e sono un adatto supporto per la proliferazione delle AF-MSCs.