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Responsabile Francesca Boccafoschi
Settore di ricerca Anatomia Umana
Personale docente Mario Cannas   
Personale non-docente Martina Ramella  Margherita Botta  Cecilia Mosca  Luca Fusaro            
Obiettivi della ricerca 1) Studio di materiali biocompatibili per utilizzo protesico cardiovascolare
Risultati ottenuti 1) Parte dell’attività scientifica prende in considerazione lo studio di materiali innovativi la cui applicazione clinica è prevista in campo cardiovascolare protesico. I materiali studiati sono principalmente di natura polimerica (poliuretani e poliesteri – PLLA, PLGA) utilizzati singolarmente o in miscela, sui quali viene valutata la biocompatibilità in termini di citotossicità, induzione della risposta infiammatoria e rigenerazione tissutale (adesione, migrazione e proliferazione cellulare, mantenimento del fenotipo cellulare). La risposta infiammatoria indotta dalla presenza dei materiali sintetici a contatto con monociti estratti da sangue periferico, viene anche valutata sulla base dell’effetto dell’attivazione degli stessi sulla rigenerazione tissutale, come mezzo per la generazione di fattori di crescita e citochine presenti in vivo nella fase acuta infiammatoria.
La biocompatibilità dei materiali viene anche migliorata tramite tecniche di modifica superficiale tramite grafting covalente di peptidi biottivi, utili a mimare sequenze caratteristiche di proteine presenti nella matrice cellulare (per es. fibronectina, laminina). Tali modifiche superficiali sono utili per ottimizzare l’adesione e la migrazione cellulare al fine di rigenerare il tessuto danneggiato anche per la presenza dell’impianto protesico stesso. Inoltre la funzionalizzazione superficiale tramite un legame covalente (grafting) di peptidi specifici può essere utilizzata anche per il mantenimento di un fenotipo utile alla rigenerazione funzionale dei tessuti.
Un’altra strategia per migliorare l’adesione cellulare e quella di modificare le superfici sintetiche variando la topografie di superficie. Attualmente stiamo studiando come materiali con superfici microstrutturate abbiano effetti diversi sull’adesione e sul differenziamento delle cellule muscolari lisce, modulandone l’espressione del fenotipo contrattile solo in presenza di particolari topografie di superficie.
Infine, dato l’utilizzo di tali materiali polimerici in studio come sostituti vascolari o scaffold biodegradabili per la rigenerazione del tessuto vascolare danneggiato, viene studiata anche l’emocompatibilità degli stessi in termini di induzione della cascata coagulativa, dell’adesione e dell’attivazione piastrinica e monocitica.
Questa attività di ricerca ha portato alla pubblicazione di diversi lavori scientifici e di presentazioni a congressi internazionali.
  
Obiettivi della ricerca 2) Stress meccanici e comportamento cellulare: adesione, sopravvivenza o apoptosi
Risultati ottenuti 2) Le forze fisiche sono importanti regolatori per lo sviluppo e la funzionalità di molti tessuti, influenzando il comportamento cellulare in termini di differenziamento ed organizzazione tissutale. Le adesioni focali e i pathway molecolari ad esse sottesi (Rho GTPasi, MAPK, Akt/PI3K) hanno un ruolo fondamentale nel riarrangiamento citoscheletrico, nella migrazione cellulare e nei fenomeni di sopravvivenza o morte cellulare. L’attività scientifica che riguarda il comportamento cellulare in ambiente dinamico prevede l’utilizzo di strumentazioni idonee alla creazione e al controllo degli stress meccanici al fine di mimare le deformazioni fisiologiche cui diversi tessuti sono sottoposti, con particolare interesse verso l’ambiente cardiovascolare. Principalmente vengono applicati stress da stiramento, applicati a substrati deformabili elasticamente, o da sfregamento, al fine di simulare le condizioni sia fisiologiche sia patologiche esistenti in ambiente cardiovascolare. Abbiamo studiato come la presenza di una deformazione ciclica del substrato induca un riarrangiamento nella localizzazione di alcune delle proteine coinvolte nella formazione dei contatti focali (Vinculina, Focal Adhesion Kinase FAK, RhoGTPasi). Allo stesso modo la presenza di un ambiente dinamico ha un effetto sul coinvolgimento dei pathway di sopravvivenza o morte cellulare, in particolare per via apoptotica (Akt, Erk, Bax, bcl2, Caspasi 3 e 8).
La presenza di stress meccanici da stiramento e da sfregamento si è visto avere un effetto significativo anche sull’espressione delle proteine della matrice extracellulare quali collagene, elastina e fibrillina.
Questa attività di ricerca ha portato alla pubblicazione di diversi lavori scientifici e di presentazioni a congressi internazionali.   
Obiettivi della ricerca 3) Ingegneria tissutale vascolare
Risultati ottenuti 3) L’utilizzo di matrici collageniche ci ha permesso di studiare il comportamento cellulare in matrici tridimensionali cilindriche, in presenza ed in assenza di stress meccanici. L’interesse scientifico è quello di sviluppare sostituti vascolari naturali che abbiano proprietà bio-meccaniche il più possibile approssimabili a quelle dei vasi nativi. La ricerca in questo ambito ci ha permesso di verificare quanto la presenza di un ambiente dinamico abbia un ruolo determinante nel miglioramento delle proprietà meccaniche di questi scaffold, inducendo una maggiore espressione di alcune proteine della matrice extracellulare (collagene, elastina, fibrillina) da parte delle cellule muscolari lisce coltivate all’interno della matrice collagenica. Questo rimodellamento della matrice si traduce in un aumento della resistenza alla trazione meccanica e un aumento del modulo elastico della matrice stessa. Attualmente stiamo lavorando anche sulla produzione di matrici a base collagenica ed elastinica al fine di migliorare ulteriormente i risultati ottenuti finora.
Questa attività di ricerca ha portato alla pubblicazione di diversi lavori scientifici e di presentazioni a congressi internazionali.  
Collaborazioni in atto Laboratory for Biomaterials and Bioengineering of Laval University, Quebec City, Canada 
Comunicazioni a congressi 2012 Boccafoschi F, Fusaro L, Mosca C, Cannas M (2012). Biological effects of grafted peptides: different strategies to improve PLLA bioactivity . In: Congresso GNB2012. ROMA, GIUGNO 2012

2012 Boccafoschi F, Fusaro L, Mosca C, Bosetti M, Canna M (2012). GRAFTED-MODIFIED PLLA: NEW APPROACHES FOR PHENOTYPE GUIDING IN CARDIOVASCULAR TISSUE ENGINEERING. In: Congresso Nazionale Biomateriali SIB 2012. Lecce, 18-20 giugno 2012

2012 Boccafoschi F, Mosca C, Bosetti M, Cannas M (2012). Modulation of vascular smooth muscle cells phenotype by cyclic mechanical stress . In: Congresso GNB 2012. ROMA, GIUGNO 2012

2012 Carmagnola I, Chiona V, Duarte Ferreira AM, Abrigo M, Boccafoschi F, Ciardelli G (2012). Nanostructured multicomponent coatings via layer-by-layer technique for biomadical applications . In: Journal of tissue engineering and regenerative medicine.

2012 Carmagnola I, Chiono V, Boccafoschi F, Ciraoloc E, Hirsch E, Ciardelli G (2012). Nanostructured multilayered coating of polymeric blends for drug delivery for vascular tissue engineering. In: Renewable polymers as multifunctional materials: properties, processing, applications.

2012 Boccafoschi F, Mosca C, Cannas M (2012). Role of nechanical stretching in the modulation of myocytes phenotype: implications fos tissue engineering. In: 66°congresso nazionale S.I.A.I.. Pistoia, 20-23 settembre 2012

2012 Boccafoschi F, Ramella M, Mosca C, Bandiera A, Cannas M (2012). Three-dimensional collagen/elastin scaffolds for vascular tissue engineering: influence of static and dynamic conditions on bio-mechanical performances.. In: 3rd Termis World Congress 2012 "Tissue engineering and regenerative medicine". Vienna, 5-8 settembre 2012
 
Pubblicazioni
The role of shear stress on mechanically stimulated engineered vascular substitutes: influence on mechanical and biological properties.
Chondrogenic induction of human mesenchymal stem cells using combined growth factors for cartilage tissue engineering.
Apoptosis in Buruli ulcer: a clinicopathological study of 45 cases.
Adenosine A(2a) receptor stimulation prevents hepatocyte lipotoxicity and non-alcoholic steatohepatitis (NASH) in rats.
The biological response of poly(L-lactide) films modified by different biomolecules: role of the coating strategy.
Cardiovascular biomaterials: when the inflammatory response helps to efficiently restore tissue functionality?
Study on the interaction between gelatin and polyurethanes derived from fatty acids.
Enhancement of fatty acid-based polyurethanes cytocompatibility by non-covalent anchoring of chondroitin sulfate.