Sviluppo di nanofibre elettrofilate caricate con nanoparticelle di lignina per il trattamento della perdita volumetrica del tessuto muscolare.

La Volumetric Muscle Loss (VML) è definita come una perdita traumatica o chirurgica di una porzione di tessuto muscolare scheletrico che supera la capacità rigenerativa del tessuto stesso. Il microambiente della lesione è caratterizzato da infiammazione persistente e stress ossidativo che compromettono ulteriormente il processo riparativo. Le terapie attualmente disponibili spesso non consentono di recuperare completamente il volume e la capacità contrattile persa. In questo contesto, lo sviluppo di scaffold in grado di guidare l’organizzazione del tessuto muscolare e favorire il rilascio locale e prolungato di molecole bioattive rappresenta una strategia promettente. Questo lavoro di tesi si è proposto di sviluppare uno scaffold anisotropo a struttura core-shell, costituito da nanofibre di policaprolattone e collagene idrolizzato (PCL/HC) e progettato per incorporare nanoparticelle di lignina (L-NPs). La lignina è stata selezionata per le sue proprietà antiossidanti, antinfiammatorie e antimicrobiche per il suo potenziale impiego nella veicolazione di molecole bioattive. Le L-NPs sono state prodotte mediante nano precipitazione assistita da microfluidica, valutando l’influenza della concentrazione di lignina e del flow rate ratio (FRR) sul diametro idrodinamico (Dh), sull’indice di polidispersità percentuale (% PDI) e sul potenziale zeta (ζ). Nella formulazione di L-NPs è stato necessario l’utilizzo di un tensioattivo; il Pluronic® F-68, il primo ad essere stato studiato, è stato in seguito sostituito da alcol polivinilico (PVA) per migliorare il controllo dimensionale e la stabilità delle sospensioni. Il PVA ha permesso infatti di ottenere nanoparticelle con distribuzioni dimensionali relativamente strette (PDI ≤ 22%) e stabili per sette giorni a 4 °C. È stata selezionata la formulazione con lignina all’1% p/p e FRR 2:1, caratterizzata da Dh = 194 ± 2 nm, PDI = 9 ± 2% e ζ = −9,8 ± 0,6 mV. Successivamente, sono state selezionate le soluzioni di PCL/HC da sottoporre al processo di elettrofilatura per la produzione di nanofibre. L’aggiunta di HC ha aumentato la conducibilità, eliminando i beads osservati nelle fibre di solo PCL. Il rapporto PCL:HC di 5:1 ha garantito fibre uniformi e sottili. Mantenendo tale rapporto, la concentrazione polimerica ottimale è risultata essere PCL al 13 % p/p e HC al 2,6 % p/p (PCL13HC2.6). Le nanofibre allineate (A-NFs), ottenute mediante collettore rotante, hanno mostrato un indice di coerenza notevolmente superiore a quello delle fibre random e un comportamento meccanico anisotropo. Quando sollecitate in trazione applicando la forza secondo una direzione parallela, la resistenza meccanica delle fibre ha superato di oltre un ordine di grandezza quella del muscolo scheletrico. PCL13HC2.6 è risultata, quindi, la formulazione più promettente per la combinazione di proprietà meccaniche e viscoelastiche ottimali. Infine, prove preliminari di elettrofilatura coassiale, con PCL13HC2.6 come shell e L-NPs nel core, hanno prodotto fibre continue e orientate, con caratteristiche morfologiche compatibili con una struttura core-shell. Nel complesso, i risultati costituiscono una base per lo sviluppo di scaffold anisotropi per il trattamento del VML. Gli sviluppi futuri comprenderanno la caratterizzazione meccanica delle fibre core-shell, la valutazione del caricamento delle L-NPs, l’incapsulazione di agenti bioattivi nelle nanoparticelle e studi in vitro su colture di mioblasti.