Biomateriali e Medicina Rigenerativa

Il “Laboratorio di Biomateriali” è nato circa 24 anni fa nella sede di IFC-Massa, ad opera del Dr. Giorgio Soldani che, di ritorno da un periodo di ricerca ed insegnamento all’estero presso la Brown University, Providence, R.I., U.S.A., gettò le basi per lo studio, lo sviluppo e la caratterizzazione di biomateriali polimerici e dispositivi biomedicali per applicazioni in campo cardiovascolare. Recentemente il laboratorio ha ampliato le sue ricerche rivolgendo il suo interesse nell’ambito della medicina rigenerativa.

Tra i dispositivi polimerici in fase di studio presso il laboratorio, particolare rilevanza hanno le valvole cardiache, le protesi vascolari di piccolo diametro ed i patch per la rigenerazione cutanea. La realizzazione dei dispositivi avviene tramite tecnologie innovative tra cui la tecnologia spray basata sul principio dell’inversione di fase, l’electrospinning, la stampa 3D e il 3D Bioprinting.

La caratterizzazione consiste nella valutazione della biocompatibilità dei nuovi biomateriali (tramite colture cellulari e saggi di vitalità e proliferazione, e tramite impianto sottocutaneo in piccoli animali ed analisi istologica), dell’ emocompatibilità (attivazione piastrinica e del sistema della coagulazione), delle proprietà chimiche superficiali (analisi infrarosso FT-IR/ATR) e meccaniche (test di trazione uniassiale e prove a fatica), delle caratteristiche morfologiche (microscopia ottica a fluorescenza, microscopia elettronica a scansione -SEM). Nell’ambito di progetti riguardanti nuovi materiali biocompatibili e l'ingegneria tissutale, il laboratorio ha acquisito esperienza nella coltura di linee cellulari e nell'isolamento di cellule primarie umane.

Attualmente le linee di ricerca riguardano lo studio e la realizzazione di scaffold bioattivi per la rigenerazione tissutale e per la somministrazione locale di farmaci/agenti bioattivi (ad esempio derivati piastrinici autologhi e cordonali) nell’ambito delle lesioni cutanee. Le ricerche sono condotte nell'ambito di progetti nazionali e collaborazioni con enti di ricerca e ditte leader nel settore biomedicale.

Progetti del gruppo di Ricerca:

• Il progetto ValveTech – “Realizzazione di una valvola aortica polimerica di nuova concezione ed impiantabile tramite piattaforma robotica con tecniche di chirurgia mininvasiva” (finanziato dalla Regione Toscana PAR-FAS 2007-2013 - BANDO FAS SALUTE 2014 -Regione Toscana) prevede la realizzazione di una nuova VCP (valvola cardiaca polimerica) sutureless (crimpabile/espandibile) che, sotto navigazione chirurgica e guida endoscopica, possa essere applicata in modo mini-invasivo con un manipolatore robotico in grado di raggiungere il sito di intervento e posizionare la valvola in modo sicuro, efficace e veloce

• Il progetto PREVISION – “Valutazione prognostica dell’impiego di scaffold tridimensionali (3D) e gel iniettabili sulle lesioni croniche della pelle mediante nuove tecnologie di imaging biomedicale” (finanziato dalla Fondazione Pisa) riguarda la valutazione prognostica dell’impiego di scaffold tridimensionali (3D) e gel iniettabili sulle lesioni croniche della pelle mediante nuove tecnologie di imaging biomedicale. Nello specifico il progetto prevede il trattamento di ulcere diabetiche in pazienti che non guariscono con trattamenti tradizionali.

• Il progetto COLLEGAMI– “COLLagene Estratto dal pesce Grazie a Applicazioni e Metodi Innovativi” (finanziato dalla Regione Toscana POR CreO FESR Toscana 2014-2020 Bando R&S 2020 Azione 1.1.5.a1) che riguarda  lo sviluppo di processi produttivi, per l’estrazione e la purificazione di collagene di tipo I da scarti dell’attività ittica, da impiegare per filler cosmetici, per applicazioni biomedicali, e per produrre specifici oligopeptidi collagenici antiossidanti e antibatterici. Uno speciale focus è stato dedicato all’utilizzo di tecnologie di 3D bioprinting nell’ambito del tissue engineering per la rigenerazione cutanea. Nell’ambito del progetto COLLEGAMI il laboratorio si occupa dello studio dei sistemi di 3D printing e della verifica dell’effetto biologico.

• Il progetto STOP-VIRUS “Sviluppo di matrici polimeriche composite, contenenti nanoparticelle meTalliche e/o Oli essenziali, con proprietà antivirale contro il VIRUS Sars-Cov-2” (Bando Ricerca COVID-19 Toscana^*) che si propone di realizzare delle matrici polimeriche sia a base di nanoparticelle (NP) metalliche, in particolare di rame (CuNP), che di olii essenziali (in particolare utilizzo di flavonoidi) che possano offrire un valido aiuto nel contrastare la diffusione del virus, mostrando proprietà antivirali. In particolare, queste matrici polimeriche potrebbero essere utilizzate per il trattamento, “coating”, di filtri per le mascherine per aumentare l'efficacia dei DPI, sviluppando dispositivi più sicuri e quindi con proprietà di schermatura migliori. Inoltre questi “coating” potrebbero rendere antivirali altre superficie di contatto, trovando applicazioni in molti altri settori, non solo in quello biomedico. 
  *Progetto di ricerca realizzato grazie al contributo della Regione Toscana a valere sul Programma Attuativo Regionale cofinanziato dal FSC e ai fondi FAR messi a disposizione dal MIUR

Il 28 giugno 2018 è stata anche approvata dal CdA del CNR una donazione liberale del Dr. Vassili FOTIS a favore del Laboratorio di Biomateriali di IFC, per ricerche nell’ambito della “Medicina Rigenerativa”, e il 25 gennaio 2019 è seguita la intitolazione del Laboratorio allo stesso Dott. FOTIS.