Littérature scientifique sur le sujet « Rigenerazione tessut »

La ricerca progettuale che il testo introduce affronta la questione del grado di trasformabilitŕ dei tessuti, della loro demolizione, manutenzione, costruzione, consolidamento. Si intende argomentare la possibilitŕ di operare tramite una pratica di rigenerazione del margine urbano ‘aperta' e integrabile, sorretta da una consapevole e orientata descrizione del contesto a cui ancorare puntuali scritture progettuali. Gli interventi dei Dottorandi in Progettazione Architettonica e Urbana propongono alcuni modi di interpretare il tema della rigenerazione e alcune soluzioni parziali da cui muovere verso approfondimenti e comparazioni. Si tratta di strategie di intervento architettonico puntuali e tra di loro integrabili applicate al margine Ovest di Milano, dove si intende ricostituire tramite inedite connessioni la tessitura del costruito, degli spazi aperti, delle tracce preesistenti.

La pandemia ha messo in luce le fragilità della città compatta - da tempo assunta a modello di riferimento per la qualità dei suoi spazi, la sua efficienza, la vitalità e il benessere degli abitanti - specie nei tessuti edilizi più densi, poiché generalmente sprovvisti di una rete di spazi aperti di prossimità. Ma ci ha anche fatto rivolgere l'attenzione verso uno degli elementi morfologici predominanti: l'isolato e la sua corte. Seppur sottostimato in termini spaziali, sociali e ambientali, l'invaso cortilizio costituisce un potenziale prezioso per il miglioramento della resilienza urbana. Lo studio indaga tale potenziale nelle recenti esperienze europee di rigenerazione, facendo emergere cinque temi di progetto essenziali per valorizzare il tessuto connettivo semiprivato e incrementare la resilienza della città compatta, anche in relazione ai disastri naturali, crisi sanitarie incluse.

Il termine foodification ha di recente sintetizzato una serie di processi di trasformazione delle città contemporanee legati al nesso fra consumo di cibo e altri fattori: touristification, rigenerazione urbana, gentrification commerciale, o più generali effetti di sostituzione e displacement all'interno del tessuto urbano. Il contributo si concentra sulla richiesta di cibo ‘dal basso' a partire dagli effetti della pandemia sui contesti urbani ‘foodificati'. Il caso delle Cucine popolari di Bologna vuole includere nella più ampia discussione sul rapporto fra cibo e trasformazioni urbane, alcune pratiche socialmente produttive legate al bisogno di cibo, in modo da integrare il significato e la portata del termine foodification.

The paper presents some of the materials from a Miur-Prin (Ministry of education research programme) study conducted in 2008 on the regeneration of peripheral neighbourhoods which were physically, environmentally and socially rundown, carried out between the 1930s and the 1980s. The collection of writings and projects that follow addresses the emblematic example of the Roman neighbourhood of Tor Bella Monaca.

Obiettivi: L’utilizzo topico di emocomponenti autologhi, il concentrato piastrinico (CP) ed il plasma povero di piastrine, rappresenta una delle strategie più innovative per modulare ed amplificare i processi di guarigione e di rigenerazione tessutale. Con questo studio si è dimostrato che l’applicazione del gel piastrinico, quando viene applicato in chirurgia orale ed in particolare nell’implantologia, è in grado di migliorare ed accelerare i processi osteogenetici; Metodologia: il CP, preparato a partire da un prelievo contenuto di sangue venoso (30-60 ml), viene attivato mediante una miscela di calcio gluconato e batroxobina (un enzima similtrombinico). Nell’arco di 3-5 minuti si ottiene un bioprodotto pronto per rilasciare in situ, verosimilmente, quei GFs fondamentali per la guarigione e la rigenerazione dei tessuti circostanti.; Conclusioni: il gel piastrinico, una biotecnologia efficace, semplice e dai costi contenuti, offre ai clinici l’opportunità di poter disporre di uno strumento innovativo atto a ridurre i tempi di guarigione e le complicanze post-operative, migliorando notevolmente la qualità di vita dei pazienti;

Il crescente settore multidisciplinare dell’ingegneria tissutale mira a rigenerare, migliorare o sostituire in modo prevedibile i tessuti danneggiati o mancanti per una varietà di condizioni causate da traumi, malattie e vecchiaia. Per garantire che i metodi per l’ingegneria tissutale siano ampiamente applicabili in ambito clinico, è necessario modificarli in modo da renderli prontamente disponibili e relativamente facili da usare nella routine clinica quotidiana. Pertanto, i passaggi tra la preparazione e l’applicazione devono essere ridotti al minimo e ottimizzati per renderli pratici e l’implementazione realistica. L’obiettivo generale di sviluppare concentrati piastrinici di origine naturale può essere prodotto vicino al paziente e accelerare il processo di impianto essendo finanziariamente realistico per il paziente e per il sistema sanitario. La fibrina ricca di piastrine (PRF) e i suoi derivati sono stati utilizzati in un’ampia varietà di campi medici per la rigenerazione dei tessuti molli. In conclusione, i risultati della presente revisione sistematica evidenziano gli effetti positivi del PRF sulla guarigione delle ferite dopo terapia rigenerativa per la gestione di vari difetti dei tessuti molli riscontrabili nel wound care. Growing multidisciplinary field of tissue engineering aims to regenerate, improve or replace predictably damaged or missing tissues for a variety of conditions caused by trauma, disease and old age. To ensure that tissue engineering methods are widely applicable in the clinical setting, it is necessary to modify them in such a way that they are readily available and relatively easy to use in daily clinical routine. Therefore, the steps between preparation and application must be minimized and optimized to make them realistic implementation. General objective of developing platelet concentrates of natural origin can be produced close to the patient and accelerate the implantation process, being financially realistic for the patient and the health system. Fibrin rich in platelets and leukocytes (PRF) and its derivatives have been used in a wide variety of medical fields for soft tissue regeneration. In conclusion, the results of this systematic review highlight the positive effects of PRF on wound healing after regenerative therapy for the management of various soft tissue defects found in wound care.

In questa seconda parte, l’attenzione viene focalizzata sulle “cellule staminali non embrionali”, cioè le cellule staminali somatiche (di origine fetale o adulta) e le cellule staminali del sangue del cordone ombelicale. Queste cellule, spesso definite “cellule staminali adulte”, sono state identificate prima delle cellule staminali embrionali. Infatti, l’espressione stessa di cellula “staminale” deriva dall’identificazione delle cellule staminali emopoietiche nel midollo osseo (1961). Più tardi le ricerche hanno evidenziato la presenza di tali cellule immature, multipotenti, che si auto-rinnovano e si auto-differenziano pressoché in tutti i tessuti ed organi del feto e dell’adulto. Appena scoperte, queste cellule staminali “adulte” hanno trovato subito un impiego terapeutico con i primi trapianti di midollo osseo per il trattamento di patologie, maligne e non, del sangue e del sistema linfoide. Oggi le cellule staminali emopoietiche sono usate anche nel trattamento di malattie auto-immuni, come la sclerosi multipla o il lupus erythematosus e nella medicina rigenerativa. Una seconda fonte importante di cellule staminali “adulte” è rappresentata dalle cellule staminali mesenchimali, situate principalmente nel midollo osseo, progenitrici di vari ceppi cellulari: osso, cartilagine, muscolo, tessuto adiposo e astrociti. Queste cellule sembrano avere un ruolo-chiave nella rigenerazione dei tessuti. Sono stati isolati diversi tipi di cellule mesenchimali multipotenti, con proprietà paragonabili a quelle delle cellule staminali embrionali. Il più noto è quello delle MAPCs di Catherine Verfaillie. Queste cellule sono usate clinicamente per vari scopi, tra cui la rigenerazione del miocardio infartuato, l’angiogenesi terapeutica in pazienti con ischemia periferica acuta (specialmente la malattia di Buerger) e il bioengineering (rivestimento cellulare di legamenti o di valvole cardiache sostitutive). In questo ambito si sono registrati risultati incoraggianti nell’animale per il trattamento delle malattie neurodegenerative, dell’ictus, del trauma cerebrale e dei danni del midollo spinale. Sono stati isolati molti altri tipi di cellule staminali “adulte” le cui proprietà riparatrici sono state verificate con successo nell’animale: cellule staminali neuronali (per il morbo di Parkinson, la sclerosi multipla, il morbo di Huntington, l’ictus, il trauma cerebrale, le lesioni del midollo spinale), cellule staminali muscolari (per l’incontinenza urinaria, il danno miocardico), cellule staminali endoteliali (per l’ischemia acuta periferica), cellule staminali cardiache, cellule staminali della retina (per la degenerazione maculare), cellule staminali del limbus della cornea (per il danno corneale). Allo stato attuale, i risultati clinici più promettenti si sono ottenuti con le cellule staminali del sangue del cordone ombelicale (UCB), che hanno portato allo sviluppo di un’area di mercato caratterizzata dalla creazione di banche private di UCB. Generalmente le cellule UCB provocano, al massimo, una reazione immune piuttosto blanda quando vengono trapiantate in soggetti con donatori non compatibili. Si usano con successo laddove sia necessaria una riparazione o rigenerazione nell’organismo del ricevente. I migliori risultati con cellule staminali UCB, fino ad ora, sono stati ottenuti nel trattamento di bambini con morbo di Krabbe. Benefici si sono ottenuti anche dal trapianto locale di cellule UCB in pazienti con danni al midollo spinale. ---------- In this second part of the article, the attention is focused on “non embryonic stem cells”, that is somatic stem cells (from fetus or adult organisms), and umbilical cord blood stem cells. These stem cells, sometimes referred to as “adult stem cells”, were known and recognized as such before the embryonic ones. In fact the mere expression “stem” cells to designate this particular type of immature cell, from which derive all the others, more differentiated cells, came from the identification of the hematopoietic stem cells, in bone marrow (1961). Later investigations have shown that there are such cells, immature, multipotent, self-renewing, and self-differentiating ones in almost all tissues and organs of fetus or adult organism. As soon as they were discovered, these “adult”, autologous stem cells were immediately put in the service of patients, with the first transplantations of bone marrow performed either for the treatment of malignancies, or for the treatment of hematologic disorders. Today, autologous hematopoietic stem cells are also used for the treatment of auto-immune diseases, such as multiple sclerosis or lupus erythematosus and for regenerative medicine. A second, important source of “adult” stem cells are the mesenchymal stem cells, found mainly in bone marrow, but also in blood, progenitors of multiple cell lineages, including bone, cartilage, muscle, adipose tissue and astrocytes, and which seem to hold the key to tissue regeneration. Different types of multipotent mesenchymal stem cells, with properties comparable to those of embryonic stem cells, have been isolated, the best known being the multipotent adult progenitor cells (MAPCs). These cells are used clinically mainly for the healing of the heart after myocardial infarction, with positive statistically significant results, for therapeutic angiogenesis in patients suffering of peripheric ischemic disease (especially Buerger’s disease), and for bioengineering (cellular coating of artificial ligaments or of prosthetic heart valves). They have given promising results in animals for the treatment of neurodegenerative diseases, ictus, brain trauma and spinal cord injuries. Many other types of “adult” stem cells have been isolated and their healing properties assessed with success in animals, such as neural stem cells (for Parkinson’s disease, multiple sclerosis, Huntington’s disease, ictus, brain trauma, spinal cord injury), muscle stem cells (for urinary incontinence, myocardial infarction), endothelial stem cells (for critical limb ischemia), cardiac stem cells, retinal stem cells (for macular degeneration), limbal stem cells (for damaged cornea). At the moment, the more promising results in patients have been obtained with umbilical cord blood stem cells (UCB), prompting the birth of a commercial trade based on private banks. Umbilical cord blood stem cells offer indeed the advantage of their immaturity: as such, they rarely trigger more than a mild immune reaction when transplanted in unrelated recipient organisms. They are used with profit wherever a healing or regenerative process is necessary in a given patient. Up to now, best results with the UCB cells have been obtained in the treatment of children with Krabbe’s disease. Some patients with injured spinal cords have also experienced benefits from UCB cells grafts.

Lo scopo di questo articolo è valutare i risultati ottenibili trattando lesioni difficili attraverso la combinazione di ossigenoterapia iperbarica (OTI) e terapia a pressione negativa (TPN). Individuare le modalità con cui queste possano agire in sinergia coadiuvandosi, al fine di ottimizzare la rigenerazione dei tessuti e favorire la guarigione come qualità e tempi più brevi. Sono stati presi in analisi i dati di tre pazienti trattati presso il Centro Iperbarico di Ravenna che presentavano ferite agli arti inferiori aperte da più di sei settimane. È stato eseguito l’assessment iniziale della ferita e applicato un approccio multi terapeutico OTI e TPN per un periodo compreso tra 3-6 settimane. I pazienti presi in analisi sono giunti a guarigione completa entro 10 settimane di trattamento rispetto alla media di presa in carico per 28 settimane degli altri pazienti trattati presso la stessa struttura (dato reale) e alla media di 12 settimane previste nelle linee guida (benchmark). Le due terapie associate hanno prodotto un esito positivo che avrebbe richiesto tempi e costi maggiori se fossero state utilizzate singolarmente. The purpose of this work is the evaluation of the results obtaineble by treating hard to heal wounds with the combination of Hyperbaric Oxygen Therapy (HBOT) and Negative Wound Pressure Therapy (NWPT). Identify how HBOT and NWPT can act in synergy, in order to optimize tissue regeneration and promote a good quality healing and in shorter time. The study analyzes data of three patients affected, for more than six week, by lower limb wounds and treated at the Hyperbaric Center of Ravenna. The initial wound assessment was performed and a multi-therapeutic approach, HBOT and NWPT, was applied over a period of 3-6 weeks. The patients underwent to a complete healing after a maximum of 10 weeks of treatment compared to the 28-weeks average of other patients treated at the same facility (real data) and the 12-weeks average expected in the guidelines (benchmark).The combination of the two therapies, has led to a positive result saving time and money; the individual use of them would have required more time and costs.

Otto anni dopo l'inizio della ricerca sulle cellule staminali umane, sembra essere arrivato il momento di considerare oggettivamente quale possa essere il futuro di tale ricerca, e quali siano i problemi etici collegati. In questo articolo sono considerate le cellule staminali embrionali (ES) a livello tecnico e clinico. L'interesse particolare di tali cellule risiede nella loro capacità di continua proliferazione indifferenziata e di stabile sviluppo potenziale in un’ampia tipologia di cellule, anche dopo una coltura prolungata. Numerosi lavori mostrano, in particolare, che le cellule ES possono essere differenziate in neuroni e glia ed integrarsi nel tessuto neurale in animali riceventi. La differenziazione verso neuroni dopaminergici è stata ottenuta per le cellule staminali embrionali umane (hES) con promesse per il trattamento clinico della malattia di Parkinson. Le cellule ES hanno anche dimostrato la capacità di facilitare il recupero del danno del midollo spinale, nel topo. L'innesto di cellule ES in ratti con infarto miocardico provoca un miglioramento a lungo termine della funzione del cuore ed aumenta la percentuale di sopravvivenza. Tuttavia, ci sono molti ostacoli che devono essere superati prima di pensare ad un uso clinico di tali cellule. Il problema forse più complesso è di poter dirigere in modo efficiente e riproducibile la differenziazione delle cellule ES attraverso percorsi specifici. In secondo luogo, il rischio di difetti o instabilità epigenetiche nelle cellule ES è reale, tenendo conto della loro origine da embrioni ottenuti da fecondazione in vitro e del processo di coltura di tali cellule, una volta individuate. Terzo, le cellule ES allo stato indifferenziato sono cancerogeniche, il che, per un uso clinico, rende necessaria la loro differenziazione e l’attenta eliminazione di cellule ES rimaste indifferenziate. Infine, l'uso clinico delle cellule ES richiede la soluzione del problema immunologico della compatibilità HLA con il ricevente. A tale scopo sono state proposte varie soluzioni, per prima il trasferimento nucleare, detto anche “clonazione terapeutica”. Allo stato attuale essa non è applicabile ai primati ed alla specie umana. Inoltre sarebbe necessaria una quantità enorme ed irrealistica di ovociti umani. Ci si orienta oggi, anche per motivi etici, verso soluzioni "alternative" come il trasferimento nucleare modificato, nel quale si producono embrioni deficitari incapaci di svilupparsi correttamente, la partenogenesi, la raccolta di blastomeri in occasione della diagnosi preimpiantatoria, o la riprogrammazione delle cellule staminali somatiche. Ad oggi, lo studio delle cellule staminali embrionali rappresenta una promettente chiave per futuri progressi in ambito biologico (biologia dello sviluppo, biologia cellulare e biologia molecolare), nella misura in cui permette di capire meglio i processi ed i meccanismi della differenziazione e della rigenerazione dei tessuti. ---------- Eight years after the onset of the investigation on embryonic stem cells (ESCs), it seems that time has come to consider objectively what the future of such research can be, and what are the ethical issues that are involved. In this first part ESCs are considered at the technical and clinical level. The particular interest of such cells resides in their ability for endless undifferentiated proliferation and for potential development in a large array of various types of cells, even after prolonged culture. A large amount of studies show in particular that ESCs can differentiate in neurons and glia and integrate in the neural tissue of recipient animals. The promotion of such differentiation toward dopaminergic neurons has been obtained for human embryonic stem cells (hESCS), which is promising for possible future clinical application to the treatment of Parkinson's disease. The ESCs have also demonstrated their ability to facilitate the recovery of damaged spinal cord in mice. The graft of ESCs in the hearts of rats with myocardial infarction leads to an improvement of heart function and increases survival. Nevertheless, there are many obstacles that must be overcome before thinking to a clinical use of such cells. The problem perhaps more complex is to be able to direct in an efficient and reproducible way the differentiation of the ESCs in culture. Second, the risk of epigenetic defects or instability with ESCs is real, keeping in mind their origin from embryos created by in vitro fertilization, and the fact that they are kept proliferating in culture for a long period of time, once individualized. Third, ESCs in the undifferentiated state generate cancers when injected in tissues, and that makes necessary, for a clinical use, to start their differentiation in vitro and then to eliminate carefully from the end product these ESCs that are still undifferentiated. Finally, the clinical use of ESCs supposes resolved the immunological problem of their HLA compatibility with the patient who will receive them. Various solutions have been proposed for resolving this last problem, with, in first line, nuclear transfer, the so called "therapeutic cloning." Up to now this nuclear transfer has not been successful in primates and humans. Moreover, it would require the availability of unrealistically large amounts of human ovocytes. Today, also for ethical reasons, the tendency is to look after "alternative solutions" such as "altered nuclear transfer", in which are created disabled embryos, unable to develop correctly, parthenogenesis, the harvest of human blastomeres in the course of preimplantation diagnosis or the reprogramming of human somatic stem cells to an "embryonic state". At present time, the study of ESCs represents a promising key to progresses in the knowledge of cellular and molecular aspects of development, healing and tissue regeneration. These progresses may in turn lead to clinical applications, especially in the field of degenerative diseases and for the recovery of damaged tissues and organs.

I tessuti biologici e gli organi, con l’avanzamento dell’età, traumi e difetti congeniti possono subire dei danneggiamenti e portare a differenti stati patologici. In queste circostanze, la medicina rigenerativa si propone di riparare e rimpiazzare i tessuti danneggiati. Differenti elementi chiave concorrono negli approcci della medicina rigenerativa; tra i quali, lo sviluppo e l’ingegnerizzazione dei biomateriali rappresenta un elemento cruciale; essi sono sviluppati per portare supporto meccanico e biochimico alle cellule circostanti al danno, contribuendo in questo modo la regolazione del comportamento cellulare promuovendo la rigenerazione dei tessuti danneggiati. Negli anni, differenti biomateriali innovativi sono stati sviluppati, evidenziando che, sia stimoli fisico-meccanici che biochimici sono in grado di guidare il comportamento delle cellule promuovendo specifiche risposte biologiche. Ad oggi i biomateriali vengono progettati mimando il più possibile le condizioni in vivo, replicando le naturali proprietà della matrice extracellulare. Durante il mio PhD differenti aree della chimica organica applicata hanno permesso lo sviluppo di nuovi biomateriali 2D o 3D, funzionalizzati e bioattivati, generando degli scaffold interessanti e con proprietà uniche per le applicazioni della medicina rigenerativa. In questa tesi sono raccolti i risultati ottenuti, con una speciale attenzione rivolta al mondo degli idrogel, materiali innovativi con un’architettura tridimensionale, in grado di mimare la matrice extracellulare e studiare i più profondi meccanismi del comportamento cellulare. Da un punto di vista biochimico, è ben noto come peptidi con sequenze specifiche potrebbero mimare alcuni epitopi funzionali di proteine strutturali quali il collagene, stimolando quindi una risposta analoga e promuovendo in alcuni casi l’espressione di fattori di crescita quali VEGF. Per questo motivo si è sviluppata una nuova matrice bidimensionale con questi peptidi coniugati e i risultati sono altrettanto riportati. Analogamente, anche il livello di ossigeno rappresenta un parametro cruciale per lo sviluppo dei tessuti, sia in vitro che in vivo, in quanto la sua assenza, e più in generale l’assenza di un’adeguata perfusione porta ad uno stato di sofferenza metabolica cellulare impedendo la crescita e lo sviluppo di nuovi tessuti. I Perfluorocarburi (PFCs) negli ultimi anni hanno guadagnato notevole interesse a causa della loro abilità di aumentare la concentrazione di ossigeno a livello della superficie, possibile grazie alle loro proprietà. Con queste premesse 5-(2,3,4,5,6-Pentafluorofenil)-3-undecil-1,2,4-ossadiazoli sono stati usati come modello “PFCs” per funzionalizzare matrici di collagene 2D; sviluppando in questo modo nuovi scaffold. A riguardo delle matrici 3D invece, due vie strategiche per il loro ottenimento sono state messe a punto, nella prima; linkers con estremità triazolinedioniche sono stati sfruttati per la reticolazione chemo-selettiva delle tirosine contenute nella gelatina; successivamente, in un secondo contesto il 4-Dietossi-ciclobutene-1,2-dione (SQ) è stato selezionato per il legame chemo-selettivo delle lisine. Entrambe le reticolazioni hanno portato a nuovi idrogel con proprietà uniche che sono state valutate sia da un punto di vista chimico-fisico, sia da un punto di vista biologico. In fine, data la complessità degli eventi responsabili del riconoscimento cellulare, nuovi dendrimeri funzionalizzati con epitopi saccaradici sono stati sviluppati, esplorando il mondo della chimica dei carboidrati. Qui, proponiamo la sintesi di nuove strutture dendrimeriche equipaggiate con estremita alcossi-amminiche in grado di portare ad una coniugazione multivalente di carboidrati, mediante la formazione di ossime.
Biological tissues and organs, with the age, diseases, trauma, or eventually congenital defects can breakdown and lead to different pathological states. In these circumstances, regenerative medicine has the goal to restore and replace damaged tissues. Different key elements can be involved into regenerative approaches; among them, bio-scaffolds engineering may be crucial, developed to afford mechanical and signalling support to surrounding cells, contributing to directing cell fate toward biological regeneration. Over the years, several innovative bio-materials have been developed, highlighting that both physical and biochemical signals are able to drive cell fate toward specific biological responses. Nowadays, bio-materials can be divided into natural or artificial scaffolds and can be efficiently projected in order to fine-modulate mechanical properties resembling natural tissues (i.e., hardness for bone, elasticity for blood vessels, or cartilage), or to mimic the native cell microenvironment, i.e. the extra-cellular matrix (ECM), , , including complex biochemical signals. In this PhD course several areas of applied organic chemistry allowed to synthesize new functionalized 2D or 3D scaffold and glycol-dendrimers, giving new interesting biomaterials for tissue engineering applications. In this thesis there are collected results, with a special attention on hydrogels synthesis, as a 3D scaffold, to mimic extra-cellular matrix and studying the deepest cell behaviours. From biochemical point of view, it is well known how short peptide with a specific sequence could mimic some functional epitopes of native proteins and then, stimulate in the same way the functional role of native proteins, ideally promoting fundamental biological processes. Among them β-Thymosin Peptide (Tβ4) and Human Vasonectin Peptide (HVP) exert a pro-angiogenic activity or adhesion activity through interaction with actin binding site, promoting Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) expression. Here, it has been presented a new collagen bio-conjugation with these peptides and outcomes. At the same time, also oxygen level is a crucial parameter for the tissue development both in vitro and in vivo because in the absence of tissue perfusion, or any adequate solution, starts to experience metabolic suffering. Perfluorocarbons (PFC), in the last decades, have been gained more interest due to their ability in oxygen storage or oxygen carriers. With these premises 5-(2,3,4,5,6-Pentafluorophenyl)-3-undecyl-1,2,4-oxadiazole was used to functionalize collagen based biomaterials. Developing in this way another type of bioinspired matrices. Regarding 3D matrices, two synthetic strategies have been proposed to develop hydrogels based biomaterials, in the first part, triazoledione chemistry has been proposed as a click-reaction for the chemoselective bioconjugation to tyrosine residues, meanwhile, in the second part, 3,4-Diethoxy-cyclobutene-1,2-dione (SQ) has been used for lysines chemoselective cross-linking. Finally, given the complexity behind recognition processes at cellular level, new glycol-functionalized dendrimers structures are described exploring carbohydrate chemistry. Here, we propose the synthesis of novel oxime-armed dendrimers structures which allow multivalent conjugation of carbohydrates through oxime coupling.

Scopo L’obiettivo dello studio è stato quello di valutare l’efficacia di una nuova tecnica per il mantenimento dei volumi della cresta ossea e la rigenerazione dei tessuti molli con biomateriali. I risultati istologici sono stati messi a confronto con quelli di una guarigione spontanea. Materiali e metodi E’ stato selezionato un paziente che necessitava dell’estrazione di due elementi dentari mandibolari (premolari o molari) e successivo inserimento implantare. Nel sito Test è stata attuata una terapia di preservazione dell’alveolo utilizzando granuli di osso corticale e spongioso in associazione a due strati Xenomatrix (Bioteck s.p.a. Arcugnano, Vicenza - Italy). Un mese dopo la prima estrazione, è stata effettuata la seconda estrazione (sito Controllo), lasciata guarire spontaneamente. A tre mesi da ogni estrazione è stato possibile inserire gli impianti prelevando il tessuto bioptico da analizzare. La tecnica di preservazione prevedeva: lo scollamento del bordo alveolare, il riempimento del sito con biomateriale eterologo, il successivo posizionamento di due sigilli di Xenomatrix con ancoraggio sotto periostale e sutura. In entrambi i casi gli alveoli sono stati fatti guarire appositamente per seconda intenzione. Risultati L’innesto appare integrato e non vi è evidenza di alcuna cellula infiammatoria o cellule di reazione da corpo estraneo a livello del sito rigenerato. Conclusioni L’innesto appare integrato e non vi è evidenza di alcuna cellula infiammatoria. Nel sito rigenerato vi è una migliore compartimentalizzazione dei tessuti.

Il tessuto muscolare scheletrico costituisce circa il 40% della massa corporea ed è di fondamentale importanza per un organismo in quanto è responsabile dei movimenti, della postura e dell’equilibrio, oltre che di importanti funzioni metaboliche. La perdita di questo tessuto può essere causata da una malattia progressiva oppure da un danno accidentale e tuttavia il muscolo scheletrico ha la capacità di rigenerarsi in modo rapido e completo così da prevenire la perdita di massa muscolare. Le cellule satelliti, cellule localizzate tra la membrana plasmatica e la lamina basale di ciascuna fibra, sono considerate le cellule staminali muscolari: in occasione di un qualsiasi processo degenerativo, esse vengono attivate ed iniziano a proliferare. Le cellule figlie migrano per formare catene di cellule satelliti disposte longitudinalmente sotto la lamina basale, qui si fondono tra di loro o con altri miotubi preesistenti per formare nuove fibre muscolari multinucleate. Le cellule satelliti hanno una limitata capacità proliferativa e probabilmente non possono sostenere molteplici cicli di rigenerazione durante fasi ripetute di degenerazione e rigenerazione, ciò è verosimilmente la causa della natura progressiva delle distrofie muscolari. L’ingegneria tissutale del muscolo, ovvero l’utilizzo di un’impalcatura artificiale a supporto di mioblasti/cellule staminali, sta delineandosi da alcuni anni come una strategia terapeutica innovativa per la cura di molte malattie del sistema muscolare scheletrico. Lo scopo dell’ingegneria tissutale è recuperare tessuti ed organi persi, danneggiati o compromessi, partendo da cellule proliferanti in coltura per terminare con strutture cellulari differenziate tessuto-simili. La matrice extracellulare (ECM) gioca un ruolo essenziale nel determinare il comportamento delle cellule durante i processi di rimodellamento tissutale che portano a strutturare tissuti maturi. Quindi, è auspicabile controllare il differenziamento cellulare durante la rigenerazione del tessuto, mimando l’ECM mediante l’uso di materiali ingegnerizzati. La modifica delle proprieta’ biofisiche e meccaniche di questi biomateriali puo’ essere usata come strategia per indurre risposte cellulari specifiche. Inoltre, un biomateriale iniettabile sotto forma di idrogel, avendo queste caratteristiche, ha come vantaggio ulteriore quello di essere facilmente engrafted in vivo al fine di trasportare cellule staminali e/o molecole bioattive per promuovere il rinnovamento tissutale. La nostra ricerca ha avuto come scopo l’utilizzo di un idrogel iniettabile fatto di glicole polietilenico (PEG) coniugato al fibrinogeno, il PEG-fibrinogeno (PF). Questo biomateriale è stato usato come scaffold per la ricostruzione muscolare in vitro ad opera di mesoangioblasti (Mabs), cellule progenitrici mesodermiche associate ai vasi, e di mioblasti (cellule satelliti, SCs) isolati freschi. Inoltre il PF è stato testato come carrier per il delivery dei Mabs in vivo al fine di incrementare il processo rigenerativo di muscoli danneggiati. Gli scaffold di PF usati per le colture in tre-dimensioni in vitro hanno permesso una buona sopravvivenza cellulare ed hanno accelerato il processo differenziativo in muscolo scheletrico, portando alla formazione di miotubi contrattili entro le ventriquattro ore (normalmente, le colture in due dimensioni richiedono tre giorni prima di esibire la formazione di miotubi). Inoltre, utilizzando il biomateriale con un disegno più complesso, cioè contenente al suo interno dei microcanali creati con la microablazione laser, il PF ha permesso l’allineamento delle cellule lungo i canali, quindi il differenziamento e la formazione di fibre muscolari mature ben orientate. In una prima serie di esperimenti in vivo siamo riusciti ad indurre il differenziamento di tessuti simil muscolo da PF e Mabs impiantati sotto la cute in topi immunodeficienti. Il PF ha mostrato di essere in grado di promuovere la crescita ed il differenziamento dei precursori miogenici, proprio come accade in vitro, portando alla formazione di un vero e proprio organoide, senza dare segni di tumorigenicità. Nella seconda serie di esperimenti in vivo, invece, il PF è stato usato come carrier di Mabs in muscoli danneggiati (tibiali anteriori) di topi immunodeficienti. La presenza del PF ha permesso un’aumentata sopravvivenza delle cellule trapiantate, una migliore ritenzione cellulare in situ e un complessivo miglioramento nell’engraftment cellulare, che si è tradotto in una più rapida rigenerazione del tessuto danneggiato. In conclusione, i biomateriali ed in particolare gli idrogel come il PF possono essere facilmente utilizzati per il trasferimento di cellule muscolari scheletriche, mediante una semplice procedura di iniezione one-step, e quindi potrebbero avere un enorme impatto nel trattamento di patologie degenerative a carico dei muscoli scheletrici, come la distrofia muscolare.
Tissue engineering aims to replace lost, damaged or failing tissue and organs, starting with cultured proliferating cells and ending with tissue-like structures. The extracellular matrix (ECM) plays a pivotal role in determining cell behavior during tissue remodelling processes leading to complete differentiated structures. Therefore it is desirable to control cell differentiation during tissue regeneration by mimicking the ECM using engineered biomaterials. To modify the biophysical and mechanical properties of these biomaterials can be used as a strategy to elicit specific cellular responses. Moreover, an injectable hydrogel biomaterial, having such capabilities, should have the advantage to be easily engrafted in vivo in order to carry stem cell and/or bioactive molecules to promote tissue renewal. Our research is thus focused on the use of an injectable hydrogel made from polyethylene glycol (PEG) conjugated to Fibrinogen. The PEG-Fibrinogen (PF) is used as scaffold for in vitro muscle reconstruction, seeded and cultured with mesoangioblasts (vessel associated progenitor cells) and freshly isolated muscle satellite cells (SCs). The PF, which can be controlled in terms of its matrix modulus, is tested in vivo as mesoangioblast carrier for muscle regeneration. The PF scaffold used for in vitro 3-D cultures promoted good survival of miogenic precursors and accelerated skeletal muscle differentiation (contractile myotubes) within 24 hours (normally, 2-D cultures take three days to exhibit myotube formation). The confining geometry of the microchannels created with microablation in the PF scaffolds promoted the development of oriented mature muscle fibers. Sub-cutaneous PF/miogenic precursors implants in Rag2 Chain -/- mice were able to form a “muscle organoid”. Finally, in vivo experiments using PF as a cell carrier showed increased transplanted cell survival, ameliorated in situ cellular retention and an overall improvement in cell engraftment. Injectable hydrogel biomaterials can be readily applied for skeletal muscle cell delivery by a simple one-step injection procedure and could have a noteworthy impact in the treatment of muscular dystrophy.

La ricerca parte dalle riflessioni critiche sulle modalità di crescita della città contemporanea e soprattutto sull’insostenibile consumo di suolo considerato come una criticità strutturale a cui corrisponde un progressivo e sempre più evidente abbandono di estesi comparti urbani centrali e pericentrali di aree produttive dismesse. La tesi indaga la questione del riuso delle aree industriali dismesse o sottoutilizzate concentrandosi sui rapporti tra relazioni partenariali e pratiche territoriali associate a nuove strategie e modalità di produzione di territorio. La tesi, strutturando un abaco di indirizzi strategici per la rigenerazione economica e sociale, promuove un nuovo modello di evoluzione urbana a partire dalla “rivitalizzazione” dei comparti dismessi e degradati attraverso l’immissione in nuovi cicli produttivi.
The search proposes critical reflections on the modalities of increase of the contemporary city and on the considered ground's consumption as a structural criticality to which a progressive and more and more abandonment corresponds central and peripheral areas of brownfields. The thesis analyzes the possibilities of the reuse of the brownfields or underused areas concentrating itself on the relationships between public-private partnerships associated to new strategies and modality of production of territory.The thesis, structuring an abacus of strategic addresses for economic and social regeneration, promotes a new model of city evolution the “revitalization” of the degraded sections in favor of new productive cycles.

La tesi, che ha come oggetto la rigenerazione del quartiere Bolognina a Bologna, si sviluppa dal lavoro condotto durante il Laboratorio di Laurea in Architettura Sostenibile nell’anno accademico 2016-2017, nel corso del quale è stato analizzato l’intero quartiere a nord della stazione di Bologna e si sono individuate possibili strategie per migliorare la qualità urbana, in un contesto caratterizzato da una forte eterogeneità etnica e culturale. Il progetto su cui la Tesi si concentra investe uno dei lotti più a Sud del quartiere Bolognina, compreso tra Via de’ Carracci, Via Antonio di Vincenzo, Via Nicolò Dall’Arca e Via Alessandro Tiarini e posto in adiacenza alla stazione ferroviaria di Bologna, di cui è in corso l’espansione. Il lotto presenta situazioni critiche dal punto di vista sociale, edilizio ed energetico, che sono state esaminate nella fase inziale di analisi, tramite un metodo di valutazione multicriterio col quale i diversi edifici esistenti all’interno del lotto sono stati classificati in base al loro livello di trasformabilità. In seguito, il progetto ha delineato un programma funzionale in grado di valorizzare la collocazione e le caratteristiche del comparto ed ha sviluppato un’ipotesi di intervento, definendone gli aspetti volumetrici, strutturali, impiantistici.

The aim of the study was to identify expression signatures unique for specific stages of osteoblast differentiation in order to improve our knowledge of the molecular mechanisms underlying bone repair and regeneration. We performed a microarray analysis on the whole transcriptome of human mesenchymal stem cells (hMSCs) obtained from the femoral canal of patients undergoing hip replacement. By defining different time-points within the differentiation and mineralization phases of hMSCs, temporal gene expression changes were visualised. Importantly, the gene expression of adherent bone marrow mononuclear cells, being the undifferentiated progenitors of bone cells, was used as reference. In addition, only the cultures able to form mineral nodules at the final time-point were considered for the gene expression analyses. To obtain the genes of our interest, we only focused on genes: i) whose expression was significantly upregulated; ii) which are involved in pathways or biological processes relevant to proliferation, differentiation and functions of bone cells; iii) which changed considerably during the different steps of differentiation and/or mineralization. Among the 213 genes identified as differentially expressed by microarray analysis, we selected 65 molecular markers related to specific steps of osteogenic differentiation. These markers are grouped into various gene clusters according to their involvement in processes which play a key role in bone cell biology such as angiogenesis, ossification, cell communication, development and in pathways like TGF beta and Wnt signaling pathways. Taken together, these results allow us to monitor hMSC cultures and to distinguish between different stages of differentiation and mineralization. The signatures represent a useful tool to analyse a broad spectrum of functions of hMSCs cultured on scaffolds, especially when the constructs are conceived for releasing growth factors or other signals to promote bone regeneration. Morover, this work will enhance our understanding of bone development and will enable us to recognize molecular defects that compromise normal bone function as occurs in pathological conditions.

The aim of the study was to identify expression signatures unique for specific stages of osteoblast differentiation in order to improve our knowledge of the molecular mechanisms underlying bone repair and regeneration. We performed a microarray analysis on the whole transcriptome of human mesenchymal stem cells (hMSCs) obtained from the femoral canal of patients undergoing hip replacement. By defining different time-points within the differentiation and mineralization phases of hMSCs, temporal gene expression changes were visualised. Importantly, the gene expression of adherent bone marrow mononuclear cells, being the undifferentiated progenitors of bone cells, was used as reference. In addition, only the cultures able to form mineral nodules at the final time-point were considered for the gene expression analyses. To obtain the genes of our interest, we only focused on genes: i) whose expression was significantly upregulated; ii) which are involved in pathways or biological processes relevant to proliferation, differentiation and functions of bone cells; iii) which changed considerably during the different steps of differentiation and/or mineralization. Among the 213 genes identified as differentially expressed by microarray analysis, we selected 65 molecular markers related to specific steps of osteogenic differentiation. These markers are grouped into various gene clusters according to their involvement in processes which play a key role in bone cell biology such as angiogenesis, ossification, cell communication, development and in pathways like TGF beta and Wnt signaling pathways. Taken together, these results allow us to monitor hMSC cultures and to distinguish between different stages of differentiation and mineralization. The signatures represent a useful tool to analyse a broad spectrum of functions of hMSCs cultured on scaffolds, especially when the constructs are conceived for releasing growth factors or other signals to promote bone regeneration. Morover, this work will enhance our understanding of bone development and will enable us to recognize molecular defects that compromise normal bone function as occurs in pathological conditions.

La presente ricerca si inquadra nell’ambito della risoluzione dei problemi legati alla chirurgia ossea, per la cura e la sostituzione di parti di osso in seguito a fratture, lesioni gravi, malformazioni e patologie quali osteoporosi, tumori, etc… Attualmente la progettazione di impianti per le sostituzioni/rigenerazioni ossee richiede che i materiali sviluppati siano in grado di “mimare” la composizione e la morfologia dei tessuti naturali, in modo da generare le specifiche interazioni chimiche esistenti nei tessuti dell’organismo con cui vengono a contatto e quindi di biointegrarsi e/o rigenerare l’osso mancante nel miglior modo possibile, in termini qualitativi e quantitativi. Per lo sviluppo di sostituti ossei porosi sono state sperimentate 2 tecnologie innovative: il freeze-casting ed il foaming. Gli impianti ceramici realizzati hanno presentano una dimensione dei pori ed un’interconnessione adeguata sia per l’abitazione cellulare che per la penetrazione dei fluidi fisiologici e la vascolarizzazione. In particolare l’elevata unidirezionalità nei campioni ottenuti mediante freeze-casting si presenta molto promettente poiché fornisce cammini guida che migliorano la vascolarizzazione dell’impianto e l’abitazione cellulare in tempi rapidi e nella parte più interna dello scaffold. D’altra parte, la tecnologia del foaming ha permesso l’ottenimento di materiali apatitici ad alta porosità multidimensionale ed interconnessa con proprietà meccaniche implementate rispetto a tipologie precedenti e, lavorabili dopo sinterizzazione mediante prototipazione rapida. Per questo motivo, questi materiali sono attualmente in corso di sperimentazione, con risultati preliminari adeguati promettenti per un’applicazione clinica, come sostituti ossei di condilo mandibolare, sito estremamente critico per gli sforzi meccanici presenti. È stata dimostrata la possibilità di utilizzare lo scaffold ceramico biomimetico con la duplice funzione di sostituto osseo bioattivo e sistema di rilascio in situ di ioni specifici e di antibiotico, in cui la cinetica di rilascio risulta fortemente dipendente dalle caratteristiche chimico-fisico morfologiche del dispositivo (solubilità, area di superficie specifica,…). Per simulare sempre di più la composizione del tessuto osseo e per indurre specifiche proprietà funzionali, è stata utilizzata la gelatina come fase proteica con cui rivestire/impregnare dispositivi porosi 3D a base di apatite, con cui miscelare direttamente la fase inorganica calcio-fosfatica e quindi realizzare materiali bio-ibridi in cui le due fasi contenenti siano intimamente interagenti. Inoltre al fine di ridurre gli innumerevoli problemi legati alle infezioni ossee alcuni dei materiali sviluppati sono stati quindi caricati con antibiotico e sono state valutate le cinetiche di rilascio. In questa maniera, nel sito dell’impianto sono state associate le funzioni di trasporto e di rilascio di farmaco, alla funzione di sostituzione/rigenerazione ossee. La sperimentazione con la gelatina ha messo in luce proprietà posatamente sfruttabili della stessa. Oltre a conferire allo scaffold un implementata mimesi composizionale del tessuto osseo, ha infatti consentito di aumentare le proprietà meccaniche, sia come resistenza a compressione che deformazione. Unitamente a quanto sopra, la gelatina ha consentito di modulare la funzionalità di dispensatore di farmaco; mediante controllo della cinetica di rilascio, tramite processi di reticolazione più o meno spinti.

La presente ricerca si inquadra nell’ambito della risoluzione dei problemi legati alla chirurgia ossea, per la cura e la sostituzione di parti di osso in seguito a fratture, lesioni gravi, malformazioni e patologie quali osteoporosi, tumori, etc… Attualmente la progettazione di impianti per le sostituzioni/rigenerazioni ossee richiede che i materiali sviluppati siano in grado di “mimare” la composizione e la morfologia dei tessuti naturali, in modo da generare le specifiche interazioni chimiche esistenti nei tessuti dell’organismo con cui vengono a contatto e quindi di biointegrarsi e/o rigenerare l’osso mancante nel miglior modo possibile, in termini qualitativi e quantitativi. Per lo sviluppo di sostituti ossei porosi sono state sperimentate 2 tecnologie innovative: il freeze-casting ed il foaming. Gli impianti ceramici realizzati hanno presentano una dimensione dei pori ed un’interconnessione adeguata sia per l’abitazione cellulare che per la penetrazione dei fluidi fisiologici e la vascolarizzazione. In particolare l’elevata unidirezionalità nei campioni ottenuti mediante freeze-casting si presenta molto promettente poiché fornisce cammini guida che migliorano la vascolarizzazione dell’impianto e l’abitazione cellulare in tempi rapidi e nella parte più interna dello scaffold. D’altra parte, la tecnologia del foaming ha permesso l’ottenimento di materiali apatitici ad alta porosità multidimensionale ed interconnessa con proprietà meccaniche implementate rispetto a tipologie precedenti e, lavorabili dopo sinterizzazione mediante prototipazione rapida. Per questo motivo, questi materiali sono attualmente in corso di sperimentazione, con risultati preliminari adeguati promettenti per un’applicazione clinica, come sostituti ossei di condilo mandibolare, sito estremamente critico per gli sforzi meccanici presenti. È stata dimostrata la possibilità di utilizzare lo scaffold ceramico biomimetico con la duplice funzione di sostituto osseo bioattivo e sistema di rilascio in situ di ioni specifici e di antibiotico, in cui la cinetica di rilascio risulta fortemente dipendente dalle caratteristiche chimico-fisico morfologiche del dispositivo (solubilità, area di superficie specifica,…). Per simulare sempre di più la composizione del tessuto osseo e per indurre specifiche proprietà funzionali, è stata utilizzata la gelatina come fase proteica con cui rivestire/impregnare dispositivi porosi 3D a base di apatite, con cui miscelare direttamente la fase inorganica calcio-fosfatica e quindi realizzare materiali bio-ibridi in cui le due fasi contenenti siano intimamente interagenti. Inoltre al fine di ridurre gli innumerevoli problemi legati alle infezioni ossee alcuni dei materiali sviluppati sono stati quindi caricati con antibiotico e sono state valutate le cinetiche di rilascio. In questa maniera, nel sito dell’impianto sono state associate le funzioni di trasporto e di rilascio di farmaco, alla funzione di sostituzione/rigenerazione ossee. La sperimentazione con la gelatina ha messo in luce proprietà posatamente sfruttabili della stessa. Oltre a conferire allo scaffold un implementata mimesi composizionale del tessuto osseo, ha infatti consentito di aumentare le proprietà meccaniche, sia come resistenza a compressione che deformazione. Unitamente a quanto sopra, la gelatina ha consentito di modulare la funzionalità di dispensatore di farmaco; mediante controllo della cinetica di rilascio, tramite processi di reticolazione più o meno spinti.

Le aree dimesse, veri propri buchi neri nei tessuti urbani, rappresentano un’importante occasione per lo sviluppo delle città da contrapporre ai modelli dello sprawl, intervenendo come nodo centrale del dibattito e della ricerca urbana contemporanea. Bisogna però interrogarsi sulle possibilità del progetto di tali aree, le cui trasformazioni possono avere ricadute enormi sull’assetto della città stravolgendone la geografia e gli stessi rapporti posizionali. Considerare la rigenerazione un modello da contrapporre allo sprawl, necessita innanzitutto un’analisi di quei caratteri che hanno favorito i modelli di diffusione urbana, rendendoli appetibili sia agli investimenti che alle pratiche insediative. Bisogna quindi capire cosa porta una persona a preferire l’outlet alle vie del centro o la villetta suburbana all’appartamento in città. Si delinea così un nuovo modello di spazi per la città, che ibrida le tipologie tipicamente urbane con quelle più contemporanee dello spawl, secondo i dispositivi dinamici e flessibili della rigenerazione urbana. In questo senso si intende proporre il caso studio delle caserme Caretto e Boscariello situate a Napoli nel quartiere di Secondigliano ed oggetto della sperimentazione progettuale da me svolta nell’ambito della tesi di laurea in Ingegneria Edile-Architettura presso l’Università Federico II di Napoli. In questa vasta area militare sottoposta a dismissione dalla Variante al piano regolatore,si pensa di collocare un nuovo tessuto urbano che, in un territorio altamente complesso, vuole rappresentare una nuova forma di centralità urbana capace di riattivare l’intera periferia Nord di Napoli.