Sintesi ed applicazione di PCL a stella nella preparazione di sistemi da applicare in campo biomedicale

Abstract

Lo scopo di questo progetto di tesi è stato quello di sviluppare dispositivi a base di PCL star-shaped applicabili in campo biomedicale. È stato sintetizzato PCL con geometria stellare avente quattro braccia, di massa molecolare definita, recanti gruppi terminali maleici. La prima parte del lavoro ha previsto la preparazione di idrogeli a base PNIPAAm, nei quali il PCL-COOH è stato impiegato come reticolante. Dopo aver ricercato le condizioni ottimali, idrogeli aventi diversa composizione sono stati realizzati mediante la tecnica della polimerizzazione frontale. L’introduzione nel sistema di PCL-COOH consente il miglioramento delle proprietà meccaniche ed una modifica del grado di swelling. È stato investigato l’effetto dell’introduzione di gruppi acidi sull’interazione con la pararosanilina cloridrato, molecola testata al fine di determinare l’applicabilità di questi sistemi come dispositivi impiegabili nel drug delivery. È stata studiata la citotossicità degli idrogeli così da confermarne l’applicabilità come scaffold per la rigenerazione tissutale. I vantaggi relativi all’introduzione di terminali acidi per la realizzazione di materiali applicabili nel drug delivery sono stati investigati anche nella seconda parte del progetto. Sono stati realizzati film porosi a base di PLA e PCL-COOH sfruttando la tecnica phase-inversion ed è stata esaminata l’interazione fra il sistema e molecole organiche capaci di mimare il comportamento di farmaci. La terza parte del lavoro ha previsto la ricerca di un sistema innovativo in grado di fungere da graft vascolare. Sono state sviluppate membrane elettrofilate a base di PCL lineare, PCL-COOH e PGS. Il sistema è stato sottoposto a caratterizzazione meccanica e ne è stata studiata la cinetica di degradazione. L’introduzione delle funzionalità acide ha avuto come obbiettivo un incremento nella capacità di immobilizzazione di proteine, quindi è stata analizzata la capacità di interazione tra il sistema ed una proteina modello.

The purpose of this thesis project was to develop star-shaped PCL-based devices applicable in the biomedical field. PCL with stellar geometry having four arms of defined molecular mass and maleic terminal groups, was synthesized. The first part of the work involved the preparation of PNIPAAm-based hydrogels, in which PCL-COOH was used as a cross-linker. After searching for optimal conditions, hydrogels with different compositions were achieved by the technique of frontal polymerization. The introduction of PCL-COOH in the system allows the improvement of mechanical properties and a change in the degree of swelling. The effect of the introduction of acid groups on the interaction with pararosanilin hydrochloride, a molecule tested in order to determine the applicability of these systems as devices that can be used in drug delivery has been investigated. The cytotoxicity of hydrogel has been studied to confirm its applicability as a scaffold for tissue engineering. The advantages related to the introduction of acid terminals for the realization of applicable materials in drug delivery were investigated also in the second part of the project. Porous films based on PLA and PCL-COOH were made using the phase-inversion technique and the interaction between the system and organic molecules capable of mimicking the behaviour of drugs was examined. The third part of the work involved the search for an innovative system capable of acting as a vascular graft. Electrospun membranes based on linear PCL, PCL-COOH and PGS have been developed. The system underwent mechanical characterization and degradation kinetics were studied. The introduction of acid functionalities has had as objective an increase in the immobilization capacity of proteins, therefore the ability of interaction between the system and a model protein has been analysed.