Il progetto di ricerca si pone come obiettivo lo sviluppo di dimostratori tecnologici avanzati basati su micro e nano sistemi inerenti le Alterazioni Patologiche dell’Osso e Osteo-Articolari attorno a 4 tematiche principali che intercettano i diversi stadi clinici di queste patologie, ossia:
Più dettagliatamente, attorno alle suddette tematiche sono previste 4 specifiche Linee di Ricerca come di seguito dettagliato:
La linea di ricerca attorno a questo tema sarà oggetto di OR1 e finalizzerà lo sviluppo di dimostratori innovativi di test genetici basati sulle biotecnologie di analisi molecolare come la real time PCR per le seguenti patologie metaboliche dell’osso:
a. Predittività per Osteoporosi causata da altre malattie endocrine (osteoporosi secondaria
)
b. Predittività per la Risposta alla Terapia in Alterazioni del Metabolismo Osseo e Ruolo degli Inquinanti Ambientali.
c. Diagnosi osseo-genesi imperfecta
L’obiettivo finale sarà quello di ottenere il delivery di almeno 3 dimostratori di test genetici innovativi uno per ogni patologia) da poter poi successivamente industrializzare come nuovi IVD (In Vitro Diagnostic) devices da parte di Alphagenics per il mercato della Diagnostica Molecolare.
La linea di ricerca attorno a questo tema sarà oggetto di OR2 e avrà come obiettivo lo sviluppo di nuove bioformulazioni innovative contenenti N-aciletilenamine (NAE) in grado favorire la risoluzione dei processi infiammatori e neuroinfiammatori, motore del dolore persistente associato alle patologie osteoarticolari.
Grazie all’utilizzo delle micro e nanotecnologie, le bioformulazioni, ottenute mediante la sostituzione dei residui funzionali della Palmitoiletanolamide (PEA), saranno ottimizzate nella riduzione della particle size per una buona biodisponibilità ematica adeguata.
I prototipi finali dovranno essere in grado di agire potenziando l’attività di sistemi protettivi endogeni, in particolare il sistema endocannabinoide e di promuovere il recupero dell’omeostasi cartilagine-osso sub condrale agendo sul recettore PPAR gamma.
L’obiettivo finale sarà quello di ottenere il delivery di almeno 2 nuove bioformulazioni da poter poi successivamente industrializzare come nuovi trattamenti terapeutici da parte di Epitech per il mercato della Farmaceutica.
La linea di ricerca attorno a questo tema sarà oggetto di OR3 e si indirizzerà la messa a punto di micro e nano sistemi prototipali innovativi di scaffold 3D (Tipo 1) e hydrogel (Tipo2), opportunamente bioattivati per il rilascio in situ di stimoli chimici e biochimici in grado di stimolare o promuovere la rigenerazione del tessuto osseo e cartilagineo in diversi stadi di sviluppo della patologia.
In particolare, si investigheranno le seguenti tipologie di micro e nano sistemi prototipali:
1. Scaffold 3D (Tipo 1) - bioattivati con proteine fagiche (SC1) - in questo caso la matrice 3D dello scaffold sarà attivata da peptidi opportunamente selezionati mediante phage-display in grado di dirigere il comportamento di cellule mesenchimali nell’ambito del processo di rigenerazione ossea.
2. Scaffold 3D (Tipo 1) - bioattivati con proteine della Matrice Extra Cellulare (EMC) (SC2) – verrà impiegata la proteina Tenascina-C (TN-C) (od altre isoforme di ECM) aventi il ruolo di modulare l’adesione al substrato e la migrazione cellulare, per bio-attivare gli scaffold 3D al fine di mimare un microambiente preferenziale in grado di favorire la rigenerazione tissutale, velocizzando il processo curativo della lesione.
3. Scaffold 3D (Tipo 1) – bioattivati con sistemi inorganici (SC3) - in questo caso si utilizzeranno derivatizzazioni degli scaffold con sistemi inorganici quali l’ossido di grafene (GO) nanometrico e coniugati Hap (nanocristalli di idrossiapatite)-peptide( (+/- Cu) per migliorare sia le proprietà meccaniche (grafene) che la rigenerazione osseocondriale (coniugati peptide-Cu).
4. Hydrogel (Tipo 2) – a base di polisaccaridici e/o poliamminoacidici compositi e/o ibridi (SC4) - verranno sintetizzati sistemi iniettabili gel-forming per il trattamento delle lesioni sintomatiche cartilaginee e osteocartilaginee e Idrogeli iniettabili per la viscosupplementazione.
I prototipi Tipo 1 (scaffold 3D), saranno capaci di mimare la matrice extracellulare del comparto osteocondrale e mantenere forma e proprietà meccaniche per un tempo comparabile con larigenerazione tissutale agendo come antagonista della risposta infiammatoria. La funzionalizzazione della matrice promuoverà il reclutamento e l’homing di cellule staminali/progenitrici in situ accelerando la rigenerazione di nuovo tessuto osseo e cartilagineo con un più rapido ripristino della naturale fisiologia articolare e conseguente miglioramento della qualità della vita.
Con i prototipi Tipo 2 (hydrogel) si abiliterà il trattamento mini-invasivo di lesioni condrali e osteocondrale, aumentando la compliance del paziente rispetto a tecniche chirurgiche invasive e riducendo significativamente i tempi di recupero funzionale. Il prodotto, iniettabile tramite siringa e/o tecniche artroscopiche, sarà progettato come matrice temporanea per il rilascio localizzato di fattori bioattivi in grado di promuovere la rigenerazione cartilaginea e ridurre lo stato infiammatorio.
L’obiettivo finale sarà quello di ottenere il delivery di almeno 2 sistemi prototipali nuovi (almeno 1 prototipo di nuovo scaffold 3D e 1 hydrogel) da poter poi successivamente industrializzare da parte di Finceramica per il mercato dei Medical Device per il trattamento rigenerativo dei difetti osteo-condrali.
La linea di ricerca attorno a questo tema sarà oggetto di OR4 e sarà diretta allo sviluppo di un prototipo innovativo di una nuova famiglia di protesi d’anca, attraverso tecnologia di additive manufacturing (AM) basata sulla fusione di titanio tramite un fascio di fascio di elettroni (EBM), opportunamente bioattivata mediante le micro e nanotecnologie per migliorare l’interazione dell’osso con la superficie della protesi a superficie porosa grazie alla combinazione chimica di materiali bioattivi come l’idrossiapatite (HA), il collagene e l’acido ialuronico con le strutture porose presenti nella protesi.b) ridurre l'incidenza delle infezioni grazie alla messa a punto di films di rivestimento da soluzioni di collagene e fibrina serica co-formulate in presenza di nanoparticelle (NA) per il rilascio controllato degli agenti antibatterici.
Il vantaggio che il prototipo finale avrebbe rispetto alla concorrenza delle protesi prodotte con tecnica standard sarà l’ottimale combinazione di flessibilità (l’AM ha caratteristiche ideali per la personalizzazione del prodotto), resistenza meccanica e biofunzionalizzazione per una migliore osteointegrazione. L’obiettivo finale sarà quello di ottenere il delivery di almeno 1 sistema prototipale di protesi d’anca da poter poi successivamente industrializzare successivamente al progetto come nuovo Medical Device da parte di Aldler Ortho per il mercato ortopedico che è in costante crescita.
Il progetto prevede infine un’attività di Divulgazione dei risultati (OR5) al fine di valorizzare i trovati della ricerca.
