Si è occupata
dello studio degli aspetti chimici e strutturali dei processi di
biomineralizzazione, come sistemi modello per la sintesi di nuovi
materiali.
Attualmente
svolge attività di ricerca nellambito della chimica biomimetica,
in particolare si occupa della progettazione e
realizzazione di materiali innovativi con proprietà funzionali
predeterminate e con potenzialità di impiego in campo
ortopedico, in chirurgia maxillo facciale ed in chirurgia
cardio-vascolare.
L'aumentata aspettativa di vita nei paesi sviluppati ha portato ad
un notevole incremento del numero di disordini relativi al sistema
muscoloscheletrico, ed ad una crescente richiesta di materiali per
la sostituzione e/o riparazione del tessuto osseo. Questi materiali
debbono soddisfare requisiti di biocompatibilità e di bioattività,
e quindi essere in grado di creare un legame con il tessuto osseo.
I compositi inorganici/organici sintetizzati dagli organismi
viventi durante i processi di biomineralizzazione spesso presentano
peculiari proprietà morfologiche, strutturali e meccaniche, non
facilmente riproducibili con i metodi di sintesi convenzionali.
Pertanto possono essere considerati modelli ideali a cui ispirarsi
per la progettazione di materiali funzionali complessi. In questo
ambito, la ricerca è finalizzata alla preparazione,
caratterizzazione ed ottimizzazione di materiali biomimetici, ed in
particolare di biomateriali innovativi in grado di riparare difetti
nel sistema muscolo-scheletrico. L'attività di ricerca si
svilupperà secondo le seguenti linee: 1.Nanocristalli di fosfati di
calcio modificati con ioni e molecole biologicamente attive. Verrà
studiata la possibilità d'incorporare nei nanocristalli di
idrossiapatite ioni e molecole in grado di stimolare una risposta
biologica. In particolare verranno preparati nanocristalli di
idrossiapatite in presenza di alendronato, un bisfosfonato
ampiamente utilizzato nella cura di patologie associate alla
perdita di sostanza ossea, anche allo scopo di studiare
l'interazione tra idrossiapatite e bisfosfonati. Lo ione stronzio è
presente nella fase minerale dell'osso, specialmente nelle regioni
di elevato rimodellamento, ed è noto avere un effetto benefico nel
trattamento di patologie associate a problemi di perdita ossea,
quali l'osteoporosi. Su questa base, verrà intrapreso uno studio su
idrossiapatite sintetizzata in presenza di diverse concentrazioni
di ione stronzio, allo scopo di mettere a punto un materiale in
grado di promuovere l'osteointegrazione e di prevenire/riparare
eventuali perdite di sostanza ossea. 2. Deposizione di fosfati di
calcio su matrici microstrutturate. Verrà studiata la nucleazione e
crescita in vitro di fosfati di calcio su matrici funzionalizzate,
contenenti domini in grado di promuovere la nucleazione e crescita
ordinata di nanocristalli di fosfato di calcio. Inoltre, la
calcificazione di tali matrici permetterà di ottenere un materiale
composito microstrutturato che unisce alle proprietà della matrice
microstrutturata quelle osteoinduttive del fosfato di calcio.
Verranno inoltre utilizzati i nanocristalli di cui al punto 1 per
realizzare rivestimenti di Titanio tramite tecniche fisiche, quali
la Pulsed Laser Deposition. 3. Cementi ossei a base di fosfati di
calcio. I cementi ossei a base di fosfati di calcio (CPCs) possono
essere considerati materiali autoorganizzanti, in quanto si basano
sull'utilizzo di fosfati che a contatto con soluzioni acquose danno
una reazione di idrolisi che porta alla formazione ed alla
precipitazione di un fosfato più stabile con conseguente
indurimento del cemento. L' ?-tricalcio-fosfato, (a-Ca3(PO4)2;
a-TCP) è tra i fosfati di maggior impiego per la preparazione dei
CPCs. L' a-TCP è molto più solubile dell'idrossiapatite ed
idrolizza in soluzione acquosa attraverso un meccanismo che implica
dissoluzione e successiva precipitazione di una fase più stabile.
Nell'ultimo decennio sono state evidenziate le potenzialità dei
CPCs per il trasporto ed il rilascio di farmaci, e più in generale
di sostanze biologicamente attive. In questo contesto verrà
studiata l'influenza della composizione, dell'aggiunta di additivi,
e delle condizioni di preparazione sulla reazione d'indurimento del
cemento. 4. Compositi fosfati di calcio-polimeri biodegradabili
Materiali compositi inorganici/polimerici trovano ampie
applicazioni come materiali sostitutivi del tessuto osseo. La
ricerca prevede la messa a punto della preparazione dei compositi,
utilizzando fosfati di calcio e polimeri e copolimeri
biodegradabili, e la caratterizzazione delle loro proprietà
chimiche, strutturali, morfologiche e meccaniche. In particolare
verrà studiata una strategia di sintesi per la realizzazione di
nano e microsfere polimeriche ricoperte di fosfato di calcio da
utilizzare per il rilascio di molecole biologicamente attive. 5.
Supporti porosi da utilizzare per la riparazione del tessuto
osteo-cartilagineo. Verrà studiata la possibilità di realizzare
supporti porosi, con dimensione e distribuzione dei pori
controllata e modulabile, da utilizzare, arricchiti con cellule e
fattori di crescita, per riparare perdite di sostanza ossea e/o
cartilaginea. I supporti verranno realizzati utilizzando materiali
biomimetici a base di fosfati di calcio e di polimeri
biodegradabili sia attraverso reazioni di tipo cementizio, sia con
metodi di “freeze-drying”.
