Le infiammazioni e le infezioni sono le cause più comuni di insuccesso degli impianti per uso biomedico, principalmente in campo odontoiatrico, ortopedico, e vascolare. Le proprietà di superficie del biomateriale svolgono un ruolo importante nel modulare la reazione dell'organismo ospite al corpo estraneo nelle prime due o quattro settimane successive al'impianto del dispositivo. Per tale motivo, la ricerca negli ultimi anni si sta indirizzando verso lo sviluppo di biomateriali intrinsicamente bioattivi che possano modulare la reazione infiammatoria favorendo i processi di risoluzione dell'infiammazione, l'integrazione dell'impianto e nello stesso tempo minimizzando il rischio di sviluppo di infezioni.
Lo scopo del progetto sarà quindi quello di sintetizzare nuovi polimeri acrilici bioattivi a base di composti fenolici e valutarne le proprietà antiossidanti e antimicrobiche per una potenziale applicazione in campo medico. A tale scopo, sarà impiegato l'eugenolo, un fenolo estratto dai chiodi di garofano, come molecola bioattiva da legare covalentemente a polimeri acrilici. Nello specifico, saranno sintetizzati polimeri a diversi contenuto di eugenolo e caratterizzati sotto il profilo chimico-fisico (spettroscopia infrarossa, 1H-NMR, test di rigonfiamento in acqua, analisi termica ed analisi reologica) e biologico. La caratterizzazione biologica sarà mirata a valutare la capacità dei polimeri di catturare radicali liberi come pure di esercitare azione antimicrobica contro ceppi microbici maggiormente coinvolti nelle infezioni correlate ai dispositivi medici.
La ricerca si propone di sintetizzare e caratterizzare di polimeri acrilici con funzionalità fenoliche e di valutarne l'attività antiossidante e antimicrobica al fine di un potenziale uso nel coating di dispositivi medici impiantabili. Nonostante, sia noto alla comunità scientifica il ruolo fondamentale giocato sia dallo stress ossidativo che dalla contaminazione microbica nel modulare la risposta infiammatorio successiva all'impianto di un dispositivo medico, finora gli studi nel settore si sono focalizzati principalmente sullo sviluppo di coating bioattivi per lo più basati sul rilascio di farmaci. Sono, infatti, in commercio diversi dispositivi medici a rilascio di farmaci, da cateteri venosi centrali a stent vascolari e cementi ossei, solo per citarne alcuni.
A nostro avviso, per favorire l'integrazione dell'impianto e minimizzare il rischio di contaminazione microbica dell'impianto stesso, è fondamentale modulare la risposta infiammatoria iniziale che l'organismo ospite ha nei confronti del corpo estraneo (il dispositivo) in modo da promuovere in tempi più stretti possibili (dell'ordine di settimane) la risoluzione della lesione chirurgica e l'accettazione dell'impianto. Pertanto, in questo progetto, si propone di sviluppare nuovi polimeri biodegradabili possedenti intrinseca attività antiossidante, da impiegarsi come coating di dispositivi impiantabili, mediante coniugazione dell'eugenolo, un antiossidante di estrazione naturale che coniuga le proprietà antiossidanti a quelle antisettiche, ancora largamente inesplorato per questi scopi. Lo sviluppo di matrici polimeriche intrinsecamente bioattive grazie alla presenza di gruppi funzionali (fenoli) potrebbe rivelarsi un'alternativa all'impiego di sistemi polimerici a rilascio di farmaci anti-infiammatori o antimicrobici. Ciò può avere dei vantaggi sia in termini di durata dell'attività del coating polimerico che più in generale sulla riduzione dell'uso di farmaci.
Un altro carattere innovativo della ricerca risiede nell'introduzione di gruppi fenolici su polimeri acrilici nonché nell'uso dell'eugenolo. Infatti, nella maggiorparte dei lavori scientifici tale funzionalizzazione è stata messa a punto principalmente su polimeri naturali quali il chitosano o l'alginato, Per quanto i biopolimeri presentino numerosi vantaggi, essi sono poco versatili sotto il punto di vista applicativo. Al contrario, lo sviluppo di un monomero acrilico bioattivo, dotato di fenoli, può aprire la strada all'ottenimento di un'ampia gamma di polimeri sintetici biocompatibili con proprietà fisico-meccaniche modulabili in funzioni di parametri quali rapporto tra i monomeri e la presenza o meno di agenti reticolanti.
Pertanto, anche sulla base dell'esperienza del proponente nel settore, il finanziamento di tale progetto potrebbe contribuire all'ampliamento delle conoscenze nel settore dei biomateriali come pure alla realizzazione di matrici polimeriche bioattive in grado di promuovere l'integrazione tissutale di dispositivi medici impiantabili, con un impatto significativo nel settore biomedico.