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Idrogel ibrido con alginato per la rigenerazione ossea

Oltre un certo limite, le lesioni ossee non riescono ad autoripararsi e richiedono un intervento medico che stimoli la rigenerazione e il recupero, perciò vi è l'esigenza di biomateriali minimamente invasivi, che riescano a stimolare la guarigione, per poi auto-biodegradarsi.
Idrogel ibrido con alginato per la rigenerazione ossea
Il progetto PEPTIDE OSTEOGEL, finanziato dall'UE, è stato avviato per affrontare proprio questa esigenza, con lo sviluppo di un idrogel con alginato 3D cell-free con le proprietà meccaniche e di bioattività desiderate, un prodotto finale in grado di stimolare la rigenerazione ossea nel corpo senza presentare effetti collaterali tossici.

I ricercatori del progetto hanno iniziato con lo studio della base idrogel e sono riusciti a raggiungere i risultati che si proponevano. Hanno infatti sintetizzato una sequenza peptidica che si auto-assembla con la struttura del foglietto beta presentata normalmente dalle proteine biologiche, per poi funzionalizzarla in modo da migliorare l'adesione cellulare. I risultati sono stati convalidati tramite microscopia elettronica e spettroscopia.

Per ottimizzare le proprietà meccaniche, diverse composizioni di gel con vari livelli di rigidità e di calcio sono state testate su cellule staminali umane, in modo da valutarne la fattibilità e l'efficacia. La bioattività è stata ottimizzata testando l'effetto delle distanze alterate tra specifiche sequenze peptidiche, attraverso la modifica degli aminoacidi presenti nel peptide.

Uno dei problemi principali che limitano l'applicazione clinica di idrogel peptidici auto-assemblati è la loro fragilità, anche in caso di sollecitazioni molto contenute. Gli scienziati sono riusciti a rafforzare gli idrogel a foglietto beta tramite legami incrociati di biopolimeri con le sequenze peptidiche autoassemblate. Questi idrogel ibridi, inoltre, hanno la capacità di biodegradarsi spontaneamente dopo aver stimolato la riparazione dell'osso.

L'idrogel alginato potrà essere ulteriormente ottimizzato, aumentando la bioattività e modificando le proprietà meccaniche. I risultati del progetto hanno portato allo sviluppo di un promettente idrogel con importanti implicazioni nella ricerca e nella medicina rigenerativa delle ossa. I team di ricerca possono ora concentrarsi sullo studio degli effetti dei legami incrociati covalenti e non covalenti negli idrogel.

I risultati positivi ottenuti favoriranno la posizione di leadership dell'UE nel settore della rigenerazione ossea, nell'ambito della ricerca sui biomateriali.

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