Matrici a base di collagene con porosità assiale

OBIETTIVI: Scopo del presente lavoro è la messa a punto di una tecnica per la produzione di scaffold cilindrici a base di collagene, con porosità orientata assialmente. Matrici con questa particolare struttura porosa hanno la potenzialità di migliorare la rigenerazione di nervi periferici o di midollo spinale, guidando fisicamente la crescita longitudinale degli assoni lungo la zona del difetto o lesione. La capacità rigenerativa può essere inoltre ulteriormente aumentata utilizzando gli scaffold come carrier di particolari tipi di cellule e/o determinati fattori di crescita, in grado di stimolare la rigenerazione del sistema nervoso. METODI: La tecnica per la produzione di scaffold con porosità assiale è basata sul congelamento unidirezionale di una sospensione di collagene e sulla sua successiva liofilizzazione. Matrici con un diametro di 3 mm ed una lunghezza di 5 mm sono state prodotte e caratterizzate, in vista della loro possibile applicazione come scaffold per la rigenerazione del midollo spinale in ratti adulti. Microscopia elettronica (ESEM) e microscopia ottica sono state usate per valutare qualitativamente e quantitativamente la dimensione e l’orientazione medie dei pori. RISULTATI: Diametri dei pori variabili tra 20 e 60 µm, in grado di supportare la crescita di assoni in vivo e/o permettere la semina e la coltura di cellule in vitro, sono stati ottenuti cambiando la concentrazione di collagene in sospensione e la temperatura di congelamento. Inoltre la definizione di un indice di orientazione (OI) ha permesso di quantificare la direzionalità dei pori, determinandone l’orientazione prevalentemente assiale. CONCLUSIONI: Scaffold cilindrici a base di collagene, con porosità orientata prevalentemente in direzione assiale, possono essere prodotti attraverso un processo di liofilizzazione. La direzionalità dei pori è determinata controllando la crescita dei cristalli di ghiaccio durante il congelamento di una sospensione di collagene; il diametro medio dei pori è controllato invece variando la concentrazione di collagene in sospensione e la temperatura di congelamento. Gli scaffold descritti sono potenzialmente applicabili nello studio della rigenerazione del sistema nervoso centrale o periferico. La semina di scaffold con cellule staminali neuronali o derivate da midollo osseo è attualmente oggetto di studio.