Thèses sur le sujet « Rigenerazione tessut »

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.

Il tessuto industriale sta iniziando oggi un percorso di deterioramento e abbandono, dettato dall’obsolescenza delle strutture e dall’evoluzione dell’economia. Tali processi hanno ricadute negative sull’ambiente limitrofo ma rappresentano una possibilità di rigenerazione che la società contemporanea può sfruttare a suo favore. Questa tesi dimostra come sia possibile trasformare le aree industriali creando nuovi spazi urbani. Gli obiettivi principali del lavoro sono: 1. connettere, creare nuovi rapporti tra ambiti industriali e quelli naturali; 2. percepire, collegare visivamente attraverso elementi riconoscibili in modo coerente l’immagine della città; 3. adattare, aumentare la resilienza degli ambiti urbani permettendo allo stesso tempo un’elevata fruizione dell’ambito fluviale. La tesi tratta principalmente un carattere urbano: il limite, ossia quell’elemento che delimita un luogo, ne identifica la sua fine. Partendo da un’analisi generale della Bassa Valle del Foglia la tesi si concentra sull’area studio dell’area produttiva zona Tombaccia, una delle più antiche della città e vicina al centro urbano. La demolizione selettiva degli edifici a basso indice di trasformazione e l’innesto di nuovi dispositivi naturali nel tessuto antropico permettono la completa trasformazione dell’area. Viene proposta una strategia multi temporale che tiene conto sia di dinamiche territoriali sia di dinamiche locali. Nello specifico il lavoro di tesi si concentra sul progetto compositivo dell’area, capendone le dinamiche esistenti e plasmandone le nuove. Il progetto dell’area studio è fondamentale per estrapolare dei principi generali applicabili poi a vasta scala e presenta delle linee guida, dei principi strategici, applicabili a aree con caratteristiche simili. Quella che viene qui proposta è una possibilità concreta e pragmatica di trasformazione delle aree industriali che tiene conto delle necessità attuali senza mai trascurare la coerenza che la città contemporanea richiede.

La storia della città di Ferrara è storicamente legata al mutevole scorrimento del fiume Po e alla propria cinta muraria estense che ha raggiunto la sua forma finale in occasione dell’Addizione Erculea di Biagio Rossetti. Entrambi questi elementi l’hanno difesa, permettendole di prosperare, soprattutto in epoca rinascimentale. La vicinanza ad uno dei fiumi più importanti a livello nazionale ha supportato il fiorire di attività artigianali e in seguito di quelle industriali. Dopo la Seconda Guerra Mondiale, il rapporto di protezione fra la città e la propria cinta muraria si è invertito: Ferrara ha deciso di non abbatterla, ma anzi di ripristinarne lo splendore tramite un importante intervento di restauro e trasformandola in un parco che circonda il centro storico. Grazie a questa operazione le Mura ferraresi sono entrate a far parte del Patrimonio UNESCO nel 1995. In contrapposizione a questo legame simbiotico, Ferrara ha perso la sua originale relazione con il fiume, a causa della cessazione e dislocamento delle attività produttive che ruotavano attorno alla Darsena di San Paolo. L’area che include la Darsena è compresa tra i limiti del fiume Po di Volano e del tratto più sconnesso della suddetta cinta muraria. Nonostante la sua prossimità a Porta Paola, che è uno dei principali accessi al centro storico, l’area risulta essere sottoutilizzata e di marginale importanza a causa della sua mono funzionalizzazione a parcheggio. Il progetto si pone l’obiettivo di ripristinare il perduto rapporto tra Ferrara e l’acqua, rendendo la Darsena un nuovo polo attrattivo per la collettività. L’azione di progetto consiste nel proseguire il piano di riqualificazione intrapreso dal Comune di Ferrara, concentrandosi sulle aree da questo non prese in analisi. In particolare la progettazione di un inedito percorso di collegamento tra il centro storico e la Darsena e l’inserimento di un complesso architettonico che ne faccia da scenografia e la integri al tessuto urbano limitrofo.

L’ingegneria tissutale rappresenta oggi una delle tematiche più importanti di ricerca in ambito medico-ingegneristico. Questa disciplina si pone come obiettivo di far fronte alla mancanza, sostituzione o riparazione di tessuto attraverso lo sviluppo di scaffolds opportunamente ottimizzati. I polimeri naturali rappresentano una classe di materiali particolarmente indicata per soddisfare i requisiti richiesti soprattutto per la biocompatibilità che spesso li caratterizza. La gelatina è uno dei materiali che si presta alla realizzazione di scaffolds innovativi ad altissima biocompatibilità nonostante le scarse proprietà meccaniche e la facilità di degradazione. Proprio per questo è possibile migliorarne le prestazioni attraverso l’ottimizzazione di processi di blending con altri polimeri, in questo caso le nanofibre di cellulosa e l’impiego di agenti reticolanti. Lo scopo di questo lavoro di tesi, svolto presso l’Istituto di Scienza e Tecnologia dei Materiali Ceramici (ISTEC-CNR) di Faenza, è la progettazione, lo sviluppo e la caratterizzazione di scaffolds polimerici porosi a base di gelatina e nanocellulosa opportunamente reticolati per un ampio range di applicazioni nell’ambito dell’ingegneria tissutale. A questo scopo, sono stati sviluppati cinque dispositivi 3D porosi, ottenuti tramite liofilizzazione, che differiscono per il tipo di processo reticolante applicato. Il progetto ha previsto una prima fase di ricerca bibliografica che ha permesso di conoscere lo stato dell’arte sull’argomento trattato. Si è potuto così procedere alla realizzazione degli scaffolds e a una prima caratterizzazione di carattere chimico-fisico e morfologico. A questo punto, sulla base dei dati ottenuti, sono stati scelti i campioni su cui effettuare ulteriori caratterizzazioni meccaniche. In ultimo, sono stati analizzati e rielaborati tutti i risultati.

Ad oggi, non esistono tecniche standard in grado di rigenerare e sostituire efficacemente il tessuto tendineo e legamentoso. Tra le varie tecniche proposte per la produzione di scaffolds, l’elettrofilatura è sicuramente la più promettente. Lo scopo di questo lavoro di tesi è stato quello di caratterizzare le prestazioni meccaniche cicliche di scaffold elettrofilati bioriassorbibili e la loro interazione con fibroblasti umani se coltivati in condizioni statiche o dinamiche. I test meccanici hanno riportato caratteristiche meccaniche simili a tendini e legamenti. L’analisi morfologica ha confermato una disposizione fisiologica dei fibroblasti coltivati sugli scaffolds. I campioni proposti in questo studio risultano perciò promettenti per futuri test in vivo di rigenerazione del tessuto tendineo e legamentoso. Efficient strategies to replace and regenerate tendons and ligaments are still not effective. Among the different techniques proposed in literature, electrospinning is the most promising one for scaffolds productions, due to its ability to produce fibers with nanometric diameters. For this reason, electrospinning allows to mimic the extracellular matrix and hierarchical structure of tendinous and ligamentous tissue. The aim of this study was to provide a cyclic mechanical characterization of electrospun bioresorbable scaffolds, and to determine their influence over human fibroblasts morphology, when cultured in dynamic ad static conditions. The mechanical characterization has demonstrated that scaffolds had a mechanical behavior similar to tendons and ligaments one. The morphological investigation showed that fibroblasts seeded on the scaffolds had a similar morphology to the one of the fibroblasts grown on real tendons/ligaments. The specimens proposed in this study showed promising properties for future in-vivo tests for tendons/ligaments regeneration.

Le malattie respiratorie colpiscono milioni di persone in tutto il mondo, indipendentemente dalla fascia d'età o dallo status socioeconomico, emergendo come una delle principali cause di disabilità e morte. Molte di esse possono alterare la struttura e la funzione di diversi tratti respiratori, influenzando in modo sostanziale la vita dei pazienti. Purtroppo, il numero di persone affette da questi disturbi è drammaticamente in aumento a causa della pandemia da COVID-19 in corso. In caso di ampie alterazioni strutturali, i trattamenti medici disponibili e le strategie chirurgiche standard sono inefficaci o totalmente inapplicabili. Nonostante gli approcci chirurgici e le strategie di “tissue-engineering” (TE) proposti per affrontare questa urgente necessità medica, ad oggi nessuna strategia è diventata una procedura clinica ben consolidata e applicata di routine. Una delle maggiori difficoltà riscontrate in questi approcci clinici è la rigenerazione di un epitelio stabile sul costrutto trapiantato. Questa caratteristica è indispensabile per preservare la funzionalità respiratoria, evitare infezioni, formazione di tessuto di granulazione e re-stenosi. La fonte cellulare più appropriata per la rigenerazione dell’epitelio respiratorio in approcci di TE sarebbero le cellule epiteliali adulte del tessuto stesso. Tuttavia, la loro espansione in-vitro è resa difficile dal fatto è stato osservato siano capaci di dividersi efficientemente solo per pochissimi passaggi, oltre i quali perdono il loro potenziale di differenziazione e la capacità di formare una barriera funzionale. Pertanto si pensa che tali cellule siano inadatte e inaffidabili per approcci di TE. In questo studio abbiamo dimostrato la sicurezza e l’efficacia di un sistema di coltura, clinicamente validato per l’espansione di diversi tessuti epiteliali, nel mantenere il potenziale di proliferazione e differenziazione a lungo termine delle cellule epiteliali delle vie aeree. Inoltre, abbiamo stabilito dei controlli di qualità riproducibili da adottare nei diversi stadi di un approccio di TE. Tali controlli di qualità comprendono/verificano 1) le proprietà rigenerative delle cellule estratte dalla biopsia, 2) l'espressione di alcuni marcatori critici che identificano l'identità cellulare, l'integrità tessutale e il differenziamento epiteliale precoce delle colture. Questi marcatori devono essere verificati sia durante l'espansione cellulare in-vitro, sia durante il processo di TE. 3) Di cruciale importanza, abbiamo identificato le cellule staminali dell'epitelio delle vie aeree. Queste cellule sono in grado di auto-rinnovarsi, sopportando anche condizioni di differenziazione estreme per rigenerare il tessuto, mantenendo la sua eterogeneità fisiologica. Abbiamo ipotizzato l'uso di alcuni fattori di trascrizione, come possibili marcatori molecolari da adottare, in alternativa all'analisi clonale, per la valutazione della percentuale di cellule staminali all'interno di una coltura delle vie aeree. Inoltre, le molte analisi condotte a livello di singola cellula ci ha permesso di comprendere i meccanismi alla base del processo di specializzazione cellulare. Questo ci ha portato a proporre un modello che descrive come il rinnovamento epiteliale delle vie aeree e il processo di differenziazione potrebbero avvenire. Infine, grazie alle conoscenze acquisite durante la caratterizzazione delle colture in-vitro e alla coerenza dei risultati ottenuti da molti donatori umani, abbiamo deciso di avviare uno studio pilota che prevede la ricostruzione di uno pseudo-turbinato per il trattamento dei pazienti affetti da sindrome del naso vuoto. In questa tesi, presentiamo anche la nostra strategia di TE e i dati ottenuti dalle fasi iniziali su cui si basa questo approccio.
Respiratory diseases affect millions of people globally, regardless of age, group or socioeconomic status, emerging as one of the major causes of disability and death overall. Many diseases can alter the structure and function of the different tracts of the respiratory system, substantially affecting the patients' life. Even worst, the number of people affected by these disorders is dramatically increasing due to the ongoing COVID-19 pandemic. In the case of wide structural alterations, the available medical treatments and the standard surgical strategies are ineffective or totally inapplicable. Despite the surgical based approaches and the tissue-engineering (TE) strategies tested to face this urgent medical need, the positive results obtained have been very few and, to date, no strategy has become a well-established and routinely-applied clinical procedure. One of the major difficulties encountered in these clinical approaches is the regeneration of a stable/self-renewing epithelium onto the transplanted graft. This feature is imperative to preserve the respiratory function, avoid infections, granulation tissue formation and re-stenosis. In TE strategies, the adult airway epithelial cells would be the most appropriate cellular source for restoring the airway epithelium. However, many difficulties have been encountered in the in-vitro expansion of these cells. Indeed, they were described as effectively dividing for a very limited number of passages, beyond which they lose their differentiative potential and the ability to form a functional barrier. Therefore, it is reported that autologous airway epithelial cells do not meet the clinical regeneration needs and are unsuitable and unreliable cell sources for TE approaches. In the present study, we proved the ability of a culture system, largely used for the clinical expansion of different epithelial tissues, to safely and effectively maintain the long-term proliferative and differentiation potential of airway epithelial cells. Moreover, we established reproducible quality controls to be adopted from the biopsy collection up to the first steps of the generation of a TE construct. These quality controls include/verify 1) the tissue-regenerative properties of the cells extracted from the biopsy, 2) the expression of some critical markers identifying the cellular identity, the tissue integrity and the early epithelial differentiation of the cultures. These markers have to be verified during both the in-vitro cell expansion and during the TE process. 3) Crucial, we assessed the heterogeneity of the basal cells, identifying the stem cells of the airway epithelium. These cells can self-renew, withstanding even extreme differentiation conditions to regenerate the tissue, maintaining its physiological heterogeneity. Here, we hypothesized the use of some transcription factors as possible molecular markers to be adopted, alternatively to the clonal analysis, to evaluate the percentage of stem cells within an airway culture. Moreover, the multiple analyses conducted at the single-cell level allowed us to understand the mechanisms that underlie the cellular differentiation/specialization process. Therefore, here we propose a model showing how the airway epithelial renewal and differentiation process could occur. Finally, thanks to the knowledge acquired during the in-vitro cultures characterization and to the consistency of the results obtained from many human donors, we decided to start a pilot study envisaging the reconstruction of a pseudo-turbinate for the treatment of Empty Nose Syndrome’s patients. In this manuscript, we present our TE strategy and the data obtained by the initials steps on which this approach is based.

Il presente elaborato riassume un’analisi della letteratura scientifica corrente relativa all’approccio proposto dall’ingegneria tissutale per la sostituzione/rigenerazione del tessuto tendineo e legamentoso e analizza le fasi che conducono alla realizzazione di un costrutto con a bordo cellule specifiche. I tendini e i legamenti sono tessuti fibrosi specializzati che svolgono principalmente una funzione meccanica: i primi permettono la trasmissione delle forze dal muscolo all’osso per generare il movimento, i secondi invece garantiscono la stabilità tra le giunture ossee che collegano. Gravi lesioni di tali strutture sono associate all’insorgere di incombenti problematiche a livello motorio e la caratteristica peculiare di mancata rigenerazione spontanea ha indotto alla ricerca di fonti alternative per la loro ricostruzione. L’esperienza relativa alla preparazione e all’uso di innesti allogenici e xenogenici finalizzati alla rigenerazione tissutale mostrano una difficoltà nella coltura cellulare in vitro, una prolungata risposta infiammatoria in vivo, nonché dei tempi troppo lunghi per l’impianto. L’utilizzo di scaffold, ovvero supporti 3D realizzati con materiale sintetico (p.es. acido poliglicolico) o naturale (p.es. collagene) per ospitare la crescita di cellule adeguate, sembra un approccio alternativo promettente. In particolare, in questo documento sono state riassunte due esperienze di riparazione tissutale, ispirate alla strategia sopra indicata, per il recupero del tendine d’Achille e del legamento crociato anteriore (ACL) del ginocchio, due distretti affetti da lesioni di natura principalmente traumatica e caratterizzati da specifiche proprietà che devono essere soddisfatte in vitro e in vivo.

Ogni anno nel mondo vengono segnalati più di 33 milioni di infortuni muscoloscheletrici, con significative ripercussioni socio-economiche in termini di ore di lavoro perse e spese economiche conseguenti. Essi costituiscono una delle più frequenti diagnosi in campo ortopedico, rappresentando oltre il 30% di tutte le diagnosi nelle visite muscoloscheletriche effettuate ogni anno. Al giorno d’oggi si conoscono numerose strategie per il trattamento dei tendini danneggiati. Tra queste, gli interventi chirurgici prevedono l’innesto di materiali biologici o sintetici all’interno del sito danneggiato, costituendo una strategia semplice e rapida se paragonati al processo di guarigione naturale; tuttavia, essi hanno dei limiti che possono portare a un insuccesso del trattamento. L’ingegneria tissutale costituisce un promettente approccio da applicare quando la guarigione naturale o la sostituzione chirurgica falliscono. Attualmente, differenti tipologie di cellule e di biomateriali vengono utilizzati per disegnare sostituti tissutali ingegnerizzati. In particolare, gli scaffold possono essere realizzati con biomateriali di origine sintetica o biologica e attraverso diverse tecniche di fabbricazione. Tra queste il cell-electrospinning ha raggiunto un elevato livello di interesse nel campo della medicina rigenerativa. Esso è basato sulla normale tecnica di elettrofilatura, ma aggiunge il vantaggio di poter incapsulare le cellule nelle micro/nanofibre. Grazie a questa tecnica è quindi possibile ricreare in maniera più fedele l’ambiente della matrice extracellulare, preservando e promuovendo la normale attività cellulare. Nonostante ciò, esistono ancora diversi limiti da superare prima che i costrutti tissutali tendinei possano essere utilizzati in ambito clinico. Studi futuri che integrano diversi materiali e tecniche di produzione potranno quindi essere di supporto per il trattamento delle patologie tendinee.

Gli interventi di ricostruzione del tessuto osseo sono oggi sempre più necessari a causa del continuo aumento dell’età media e della popolazione attiva. Il tessuto osseo è intrinsecamente caratterizzato da un potenziale rigenerativo, tuttavia risulta incapace di rigenerare ampie porzioni. In questo contesto, questa attività sperimentale riguarda lo studio di biomateriali ceramici, in particolare sospensioni concentrate a base di idrossiapatite, per la produzione di strutture 3D adeguate alla rigenerazione di ampie porzioni di tessuto osseo. Tra i processi che prevedono l’utilizzo di sospensioni bioceramiche per la produzione di scaffold macroporosi, si ricordano in particolare il metodo di foaming diretto e la tecnologia del 3D printing. In entrambi i casi, le caratteristiche reologiche delle sospensioni risultano fondamentali per poter controllare il processo e ottenere la struttura finale desiderata. La caratterizzazione reologica di sospensioni bioceramiche presenta molteplici criticità nello studio sistematico dell’effetto dei vari parametri di processo sulle proprietà viscoelastiche, non ancora del tutto esplorato nella letteratura scientifica. La presente attività si propone quindi di chiarire l’effetto di vari parametri di processo (es. trattamento termico di calcinazione della polvere, concentrazioni di polvere, concentrazione di disperdente) sulle proprietà reologiche delle sospensioni. La calcinazione di polveri a temperature di circa 1000°C favorisce la preparazione di sospensioni per realizzare scaffold macroporosi con metodo di Foaming Diretto, mentre a parità di concentrazione polveri calcinate a 800°C mostrano una viscoelasticità più idonea a tecniche di estrusione controllata come il 3D printing/robocasting. I risultati ottenuti con la presente attività sono di particolare interesse nell’ottica di una progettazione sempre più precisa di sospensioni bioceramiche, ovvero materiali estrudibili con caratteristiche viscoelastiche predicibili.

L’ingegneria dei tessuti rappresenta un fertile campo di ricerca per lo sviluppo di dispositivi innovativi in grado di andare oltre i limiti associati alle protesi convenzionali e in grado di fornire specifiche caratteristiche che favoriscano una positiva integrazione con l’organismo, adattandosi alle modificazioni fisiologiche di quest’ultimo. Diversi sono i biomateriali e le tecniche di produzione attualmente in studio; in questo contesto l’impiego di polimeri bioriassorbibili, processabili mediante elettrofilatura, sembra rappresentare un approccio di sicuro interesse. La caratteristica struttura di network fibroso, risultato di tale metodica, fornisce una promettente prospettiva applicativa per l’ingegneria dei tessuti. Tale architettura replica infatti la naturale struttura tridimensionale della matrice extracellulare, elemento altamente dinamico necessario per l’integrità e le funzioni metaboliche dei tessuti. Lo studio evidenzia l’importanza di una specifica architettura dei supporti prodotti sulla risposta cellulare, in particolare il confronto di matrici elettrofilate di policaprolattone con proprietà meccaniche e strutturali simili, ma con diversa dimensione delle fibre e dei pori ha permesso di osservare come fibre micrometriche favoriscano l’attività di cellule endoteliali umane da vena di cordone ombelicale, rispetto al caso di fibre sub-micrometriche. Una simile architettura è stata quindi riprodotta per la realizzazione di protesi di valvole cardiache bioriassorbibili. La funzionalità dei dispositivi proposti è stata valutata mediante duplicatore di impulsi e indagine cinematografica; le differenze nelle condizioni sperimentali di deposizione sono state quindi discusse alla luce dei risultati acquisti. Sono state inoltre realizzate matrici nanoibride elettrofilate impiegando sia nanofibre che nanotoubi di carbonio e valutandone le caratteristiche morfologiche risultanti e le proprietà meccaniche. Data la particolare natura del filler considerato, è stata condotta anche una caratterizzazione elettromagnetica con lo scopo di mettere in luce le variazioni delle proprietà di conducibilità dei nanoibridi in funzione della concentrazione del filler stesso. Come ulteriore risultato, per ora preliminare, è stata infine valutata la possibilità di proporre un modello in vitro di barriera emato-encefalica seminando su entrambi i lati della matrice elettrofilata cellule endoteliali da microcircolo cerebrale di ratto e astrociti. Tale studio si inquadra come naturale prosecuzione del presente lavoro, essendo ampiamente discussa la variazione di permeabilità della barriera emato-encefalica quando esposta a determinati campi elettromagnetici.
Tissue engineering can be regarded as a promising approach for the development of novel prosthetic devices able to overcome the intrinsic limitations of currently implanted prostheses. Moreover, a positive response can be promoted, showing a potential adaptation of the device to the host modifications. Several biomaterials and production techniques are considered, although the optimal strategy to address this issue is still lacking. In this scenario bioresorbable polymers processed by electrospinning seem to furnish valuable results. The typical non-woven structure, as resulted of the above mentioned process, can lead to an applicative perspective for tissue engineering, resembling the natural three-dimensional structure of the extra-cellular matrix, necessary for the integrity and metabolic functions of tissues. This study shows the influence of scaffold architecture on cell response; the comparison of electrospun poly(ε-caprolactone) membranes with similar mechanical and structural properties, but different fiber and pore sizes highlighted micrometric fibers as a better environment for human umbilical vein endothelial cells with respect to sub-micrometric ones. A similar architecture was reproduced for bioresorbable heart valve prostheses. The functional assessment of the proposed devices was investigated by means of pulse duplicator and cinematographic analysis; different experimental electrospinning conditions were discussed starting from the acquired results. Electrospun nanohybrids were also produced and characterized using carbon structures (carbon nanofibers or carbon nanotubes) as fillers. Due to the electrical properties of the filler, an electromagnetic characterization was also addressed in order to investigate the relationship between conductivity and filler concentration. Finally, electrospun mats were evaluated as an in vitro model of the blood brain barrier seeding rat cerebro-microvascular endothelial cells and hyppocampal astrocytes on both sides of the mats. These topics represent the future development of this work, being the modification of permeability of the blood brain barrier exposed to electromagnetic fields still debated.

Nell'ottica del ritorno alla città compatta, modello urbanistico ideale per rispondere alle attuali esigenze di sostenibilità, la tesi propone un intervento di rigenerazione di un'area che oggi rappresenta un vuoto all'interno del tessuto urbano del quartiere Navile di Bologna. La proposta affronta tre tematiche principali, considerate motori della trasformazione urbana: la creazione di nuove polarità attrattive per la comunità cittadina, il miglioramento della rete di connessioni e la valorizzazione del patrimonio architettonico e naturale esistente. Lo scopo ultimo del progetto è quello di rivitalizzare l'area, rendendola uno spazio attivo e permeabile e facendone l'elemento di ricucitura del territorio periferico in cui è inserita.

Il progetto parte da un’indagine preliminare relativa alla città di Bogotà, capitale della Colombia che, a causa della rapida urbanizzazione a cui è andata incontro nel corso degli anni, presenta un tessuto urbano frammentario e disorganizzato. In seguito all'aumento spropositato della popolazione, la storia della Colombia documenta un sempre più crescente bisogno di abitazioni ed è proprio da questa situazione che si sviluppa il presente elaborato. Occorre ricucire il tessuto urbano esistente ridefinendo un nuovo sistema di aree residenziali, servizi primari, pubblici, sanitari e aree per la collettività che siano in grado di regolare i futuri insediamenti urbani. La localidad Usme si colloca a Sud di Bogotà, si tratta di una delle localidades più povere e prive di servizi, il cui suolo urbano è interamente ricoperto di abitazioni di piccole dimensioni insalubri e insicure. In questa zona periferica rurale, accanto alle tipiche viviendas informales, si stanno sviluppando le nuove costruzioni collettive edificate ad opera di “MetroVivienda” . Questa società realizza dei massicci blocchi edilizi sfruttando al massimo lo spazio a disposizione senza rispettare le preesistenze o gli spazi aperti, deturpando il contesto in cui si inseriscono e l’assetto originale della città. Il punto di partenza per la comprensione della realtà urbana di Usme è rappresentato dallo studio del rigido schema a griglia dell' assetto urbano, tipico delle fondazioni coloniali della Capitale, che sarà la base generatrice del progetto di ricucitura del tessuto. Lo scopo di questo lavoro è lo sviluppo di un progetto che si adatti al contesto, valorizzando il paesaggio e la naturalità del luogo, per mezzo della riqualificazione del tessuto esistente e che sia in grado di integrare il vecchio con il nuovo.

Lo scopo di questa ricerca è stato studiare l’effetto di fattori di tipo fisico sui processi di riparazione e rigenerazione dei tessuti. L’attività si è focalizzata sugli stress meccanici in grado di influenzare i processi di riparazione. Tali effetti sono ben noti, ma non altrettanto noti sono i meccanismi d’azione che ne stanno alla base.