INGEGNERIZZAZIONE della PELLE. Ingegneria dei tessuti 31 Ottobre 2012

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1 INGEGNERIZZAZIONE della PELLE Ingegneria dei tessuti 31 Ottobre 2012

2 Ingegnerizzazione del complesso derma-epidermide L organo più esteso del corpo E una struttura complessa e altamente organizzata, costituita da epidermide e derma

3 FUNZIONI PRINCIPALI -controlla la temperatura corporea -la secrezione delle ghiandole sudoripare -la regolazione del flusso sanguigno nei capillari superficiali - danni fisici (luce ultravioletta, calore, freddo) - barriera - agenti patogeni, fattori esterni (batteri, virus) - danni chimici (tossine ambientali) - impedisce la perdita d acqua PROPRIETA FISICHE -resistenza -flessibilità - elasticità

4 L epidermide è costituito da numerosi strati di cellule epiteliali, in attiva proliferazione; tra queste cellule, i più rappresentativi sono i CHERATINOCITI, responsabili della formazione dello strato corneo

5 I FIBROBLASTI, invece, sono la principale componente del derma, dove secernono varie macromolecole quali collagene, elastina, fibronectina, decorina, tenascina, laminina e proteoglicani, che entrano nella formazione del tessuto connettivo che fornisce alla pelle la sua forza tensile

6 Struttura e proprietà Stress [MPa] Grain Parall Corium Parall Grain Perp Corium Perp Anisotropia delle proprietà meccaniche Strati con differenti propr Strain [mm/mm] Graduale adattamento al carico applicato

7 Riparazione delle ferite

8 Quando intervenire - Ferite traumatiche critiche - Ustioni profonde - Ferite croniche - Ogniqualvolta non si possa riparare per prima intenzione

9 1.di primo grado: riguardano solo l epidermide, sono dolorose ma guariscono rapidamente e senza aiuto medico USTIONI 2. di secondo grado: danni sia all epidermide che al derma 3. di terzo grado: la pelle è danneggiata o distrutta in profondità; può essere danneggiato anche il tessuto sottostante

10 Trattamento delle ferite croniche FERITA CRONICA valutazione dei fattori responsabili uso di rivestimenti adatti guarigione della ferita trattamento dell infezione mancata guarigione eliminazione chirurgica dei detriti terapie aggiuntive amputazione ricostruzione con trapianti o tessuti artificiali

11 Trattamento delle ferite croniche Cause Principali Diabete Piaghe da decubito Varici e altri problemi vascolari Si ha a che fare con pazienti che possono mostrare deficit nei naturali processi di rigenerazione e riparo

12 Terapie per la rigenerazione del derma Autotrapianto Trapianto (allotrapianto) Impianti Permanenti Sintesi tessutale in vitro Sintesi tessutale in vivo

13 Autotrapianto vantaggi: - Compatibilità: sostituzione di tessuti naturali con tessuti naturali - Non presenta pericolo di rigetto - Non richiede donatori svantaggi: Richiede la rimozione del tessuto dal paziente stesso limitazione: quanto tessuto può essere prelevato induce un ulteriore trauma e un ulteriore cicatrice

14 Trapianto vantaggi: Compatibiltà: sostituzione di tessuti naturali con tessuti naturali svantaggi: Possibilità di rigetto, con completo fallimento dell operazione Effetti collaterali dovuti al trattamento immunosoppressivo Limitata disponibilità

15 SORGENTE di TESSUTI I tessuti umani normali possono essere più efficaci di quelli animali o di quelli sintetici, perchè forniscono una miscela naturale e correttamente bilanciata di fattori di crescita e di proteine strutturali e funzionali Questi tessuti possono comunicare con i meccanismi di riparo propri dell organismo e stimolare angiogenesi, rimodellamento ed altri processi necessari per ristabilire la funzionalità

16 Trattamento delle ferite croniche Tessuti naturali - xenotrapianti cutanei - autotrapianti - allotrapianti cutanei -membrane amniotiche Tessuti artificiali Sostituti cutanei ingegnerizzati - sostituti epidermici - sostituti dermici - sostituti dermo-epidermici

17 Uno Xenotrapianto è definito un tessuto trasferito da una specie ad un altra L uso di pelle animale come sostituto cutaneo risale a centinaia di anni fa. La pelle di rana e lucertola veniva usata nel XVI e XVII. La pelle di vari animali ha cominciato ad essere usata all inizio del La pelle di maiale è diventata di uso comune negli anni 60 ed attualmente è lo xenotrapianto più usato

18 Xenotrapianti Inizialmente usati per ustioni parziali o a tutto spessore Attualmente usati solo su ferite e ustioni parziali vantaggi: Disponibilità rispetto agli allotrapianti Superficie interna bioattiva (collagene) svantaggi: Rigetto Trasmissione potenziale di malattie L obiettivo rimane quello di chiudere la ferita usando un tessuto a doppio strato. Lo strato interno (derma), avendo una superficie di collagene, può legare la superficie della ferita, in assenza di tessuto necrotico

19 L uso di pelle per coprire una ferita richiede che il letto della ferita sia adatto per il trapianto e cioè che: -sia capace di controllare gli agenti batterici -abbia sufficiente nutrimento e idratazione -abbia una vascolarizzazione appropriata -fornisca un ambiente ottimale per mantenere il tessuto trapiantato come se fosse vascolarizzato dal tessuto del paziente

20 dermatomo Asportazione di innesti cutanei

21 L applicazione di AUTOTRAPIANTO di pelle su reti o garze nei pazienti ustionati consente alla pelle non soggetta ad ustione di riparare la superficie ustionata nel minor tempo possibile, molto spesso salvando la vita del paziente. L epidermide si estende rapidamente nelle maglie della rete, con un attecchimento del trapianto dall 85% al 100%. A lungo termine, tuttavia, la mancanza di un normale strato dermico vascolarizzato sottostante può risultare nella fragilità della pelle, nella formazione di vesciche e di cicatrici ipertrofiche Questa impossibilità del derma di rigenerare naturalmente ha importanza anche in altri tipi di lesioni cutanee, che hanno mostrato una buona risposta clinica alla sostituzione terapeutica di derma

22 La perdita di derma durante ustioni che causano lesioni profonde (full-thickness wounds: lesioni che coinvolgono sia l epidermide che tutto lo spessore del derma) rappresenta un problema medico serio, che non può essere risolto completamente mediante l applicazione di garze di autotrapianti di pelle split-thickness (contenenti cioè solo la porzione più superficiale della pelle, l epidermide) L autotrapianto non può essere utilizzato in pazienti con lesioni estese, dove la pelle propria del paziente è in quantità limitata autotrapianto

23 USO di ALLOTRAPIANTI come SOSTITUTI CUTANEI - metà del XIX secolo - molto usati negli anni 50 - pelle di cadavere e amnios umano sono tuttora usati - allotrapianti di pelle usati specialmente per ferite a tutto spessore - amnios usato specialmente su ferite parziali vantaggi -doppio strato -rivascolarizzano, mantenendo la vitalità del derma svantaggi -l epidermide viene rigettata -difficile da ottenere e conservare -rischio di trasmissione di infezioni

24 Proprietà degli allotrapianti cutanei Prevengono la disidratazione della ferita Promuovono lo sviluppo del tessuto di granulazione Riducono la perdita d acqua dovuta ad evaporazione Riducono la perdita di calore Limitano la proliferazione batterica Prevengono la perdita di proteine essudative e cellule del sangue Riducono il dolore associato alla ferita Facilitano i movimenti delle articolazioni coinvolte Proteggono tendini, vasi o nervi esposti Favoriscono la guarigione di ustioni di spessore parziale

25 Allotrapianti (Membrane Amniotiche) L amnios umano contiene fibronectina e collagene e, così come uno strato epiteliale, può agire da barriera simile all epidermide ed aderire, anche se debolmente, all ustione. Le membrane amniotiche sono state introdotte nel 1910 come rivestimenti biologici e sono state molto usate per ricoprire le ustioni fino agli anni 60, quando sono divenute disponibili alternative come la pelle porcina. Membrana Amniotica Umana vantaggi agiscono da barriera biologica facili da applicare e rimuovere trasparenti svantaggi difficili da ottenere, preparare e conservare devono essere cambiate ogni 2-3 giorni si disintegrano facilmente rischio di trasmissione di infezioni

26 SOSTITUTI CUTANEI (Skin substitute) La necessità di disporre di derma ingegnerizzato deriva dal fatto che il derma non rigenera in vivo dopo ustioni gravi; tuttavia, il tessuto dermico stimola la formazione di tessuto cicatriziale

27 vantaggi: Sintesi tessutale in vitro supera il problema della ridotta disponibilità di donatori, per mezzo dell uso di colture cellulari per rigenerare l intero tessuto. svantaggi: può generare problemi di rigetto, così come nel caso dei trapianti la stabilià a lungo termine del tessuto generato è ancora sconosciuta (scarsi dati di follow up) gli approcci per generare tipi di tessuti complessi sono ancora in fase sperimentale e sono costosi

28 Sintesi tessutale in vivo vantaggi: cerca di risolvere tutti i problemi degli altri approcci le cellule del paziente stesso vengono usate per la rigenerazione, pertanto non sono necessari autotrapianti o allotrapianti l impianto stimola la rigenerazione del tessuto naturale e i componenti dello scaffold sono biodegradabili. Ne deriva che la stabilità a lungo termine non dovrebbe rappresentare un problema svantaggi: la rigenerazione fedele di tessuti complessi è ancora un problema irrisolto la sintesi in vivo della pelle ristabilisce la struttura generale della pelle, ma non è capace di rigenerare strutture come giandole sudoripare e follicoli piliferi. scaffold appropriati per molti tipi cellulari non sono ancora stati completamente sviluppati, innanzitutto perchè i segnali biologici necessari per la rigenerazione non sono ancora completamente conosciuti.

29 Scopo di un sostituto cutaneo Il ricoprimento di una ferita o di una lesione cutanea con pelle o con un sostituto cutaneo -evita che l area si asciughi -aiuta a prevenire le infezioni -favorisce la guarigione fornendo una guida strutturale al tessuto sottostante -fornisce grandi quantità di matrice e di fattori di crescita alla ferita Stato attuale dei sostituti cutanei Con l avanzamento della tecnologia, è disponibile una serie di sostituti cutanei biologicamente attivi sia permanenti che temporanei per sostituire gli allo- e xenotrapianti.

30 CONTROLLI Le cellule possono essere analizzate usando saggi standardizzati che ne dimostrino la SICUREZZA e l assenza di agenti contaminanti I tessuti ingegnerizzati possono essere congelati ed essere disponibili come prodotti da banco (off-the-shelf availability) In passato, questa possibilità era limitata a tessuti provenienti da cadaveri o da scarti di operazioni chirurgiche Con l avvento dell ingegneria tessutale, prodotti del genere possono venir creati artificialmente in laboratorio

31 SISTEMI DI COLTURA Colture tradizionali di cellule animali e umane non trasformate prevedono l adesione e la crescita delle cellule su superfici bi-dimensionali in contenitori quali piastre Petri e flasche Per CELLULE NON TRASFORMATE si intendono cellule non tumorali, dotate quindi, tra altre, delle proprietà di dipendenza dall ancoraggio e di inibizione da contatto

32 In questi sistemi, le cellule danno origine ad una lamina continua (monostrato) che non corrisponde al normale ambiente cellulare Inoltre, le cellule in 2D possono perdere i loro caratteri di differenziamento

33 TECNOLOGIA DELL INGEGNERIA DEI TESSUTI Matrice tridimensionale ricrea condizioni simili a quelle naturali e consente alle cellule di crescere e di assemblarsi in tessuti che somigliano a quelli in vivo

34 Principali strategie per la rigenerazione di nuovi tessuti Infusione di cellule isolate Produzione e somministrazione di fattori di crescita, come induttori della formazione di nuovo tessuto Cellule seminate su o all interno di matrici (impiantate o usate come dispositivi extracorporei)

35 Requisiti Principali Buona adesione alla ferita Evita l essiccamento Barriera anti-batterica Barriera all evaporazione dell acqua Barriera alla perdita di calore Riduce il dolore Duraturo, flessibile, non-tossico disponibilità off-the-shelf

36 L uso dei sostituti cutanei fornisce protezione e stimola il letto della ferita Alcuni sostituti sono più efficaci di altri, ma l efficacia di molti e il motivo della loro efficacia devono essere ancora chiariti Uno dei fattori nella stimolazione è la presenza, almeno in alcuni casi, di CITOCHINE e FATTORI DI CRESCITA che si trovano abbondanti nei sostituti cutanei ingegnerizzati. La guarigione di ferite che non rispondono completamente a trattamenti ordinari può essere accelerata mediante l uso di tali sostituti dermici, con un abbondante crescita tessutale, con un apparenza migliore per la minore quantità di coaguli e l eliminazione di tessuto necrotico. La ferita su cui applicare il trapianto deve essere pulita e non infetta

37 Sono attualmente disponibili vari prodotti di dimostrata efficacia. Questi prodotti non forniscono rivestimenti duraturi, come avviene nel caso dei normali trapianti di pelle, ma forniscono una copertura temporanea ed una serie di fattori di crescita e componenti della matrice al sito danneggiato. In altre parole, un sostituto cutaneo non fornisce un rivestimento cutaneo permanente, come un trapianto autologo di pelle, ma fornisce un rivestimento temporaneo, protezione del tessuto e stimolazione della sua crescita

38 EVOLUZIONE DEI SOSTITUTI CUTANEI Sostituti cutanei temporanei -favoriscono la guarigione di ferite o ustioni parziali -chiudono la ferita finché non è disponibile pelle Sostituti cutanei permanenti -per sostituire la pelle persa (solo epidermide o/con il derma) -forniscono pelle qualitativamente migliore

39 L uso di tessuti ingegnerizzati ha ridotto drasticamente i problemi legati alla trasmissione di infezioni dal donatore al paziente La tecnologia dell ingegneria dei tessuti e dei sostituti cutanei consiste nella coltura di cellule umane su matrici polimeriche sintetiche o naturali. Quando le cellule crescono secernono fattori di crescita e componenti della matrice che sono fondamentali nella crescita tessutale e nel riparo. Questi sostituti dermici sono a singolo strato o a strati multipli (in genere due); in quest ultimo caso, i due strati corrispondono al derma ed all epidermide e forniscono le funzioni svolte da questi due tessuti

40 * Limiti connessi alla produzione di pelle ingegnerizzata Mancanza di ghiandole sudoripare, follicoli piliferi, nervi periferici, pori, cellule del sistema immunitario Non sono disponibili altre cellule non-immunogeniche se non i fibroblasti neonatali Tempi lunghi nel caso in cui si coltivino cellule autologhe Proceesi di produzione, distribuzione e stoccaggio molto costosi

41 Applicazioni dell'ingegneria tessutale in cui scaffold bioartificiali sono stati utilizzati per ricostituire analoghi del tessuto epidermico, dermico e dermo-epidermico: SOSTITUTI dell EPIDERMIDE MATERIALI SINTETICI MATERIALI NATURALI SEMI-ARTIFICIALI PURI SOSTITUTI del DERMA SEMI-ARTIFICIALI RICOSTITUITI SOSTITUTI DERMO-EPIDERMICI SEMI-ARTIFICIALI PURI SEMI-ARTIFICIALI RICOSTITUITI

42 SOSTITUTI dell EPIDERMIDE su MATERIALI SINTETICI 1. KC coltivati su membrane di poliuretano (Hydroderm o Spyrofilm) su MATERIALI NATURALI 1. KC coltivati su una membrana di estere benzilico di acido ialuronico (Laserskin) 2. KC coltivati in colla di fibrina 3. KC coltivati in un lattice di fibronectina 4. KC coltivati su Alloderm Problemi di blistering

43 DERMI SEMIARTIFICIALI PURI (senza cellule) 1. Derma di collagene, GAG, chitosani 2. Alloderm: derma da cadavere de-epitelializzato Alloderm Tessuto umano prelevato da cadavere processato tramite una tecnica brevettata che serve a rimuovere tutte le cellule epidermiche e dermiche, preservando la matrice L epidermide viene completamente rimossa, mentre viene conservata integra la membrana basale del derma. Non sono stati registrati casi di trasmissione di infezioni virali in più di trapianti

44 DERMI SEMIARTIFICIALI RICOSTITUITI (con cellule) 1. DERMAGRAFT: scaffold di acido poliglicolico seminato con fibroblasti neonatali Un tipo di derma ingegnerizzato è Dermagraft TM : - realizzato per sostituire lo strato dermico e potenziare il normale processo di riparo della ferita - si basa sulla coltivazione di fibroblasti umani su di uno scaffold polimerico tri-dimensionale Applicazioni - sostituto dermico al di sotto di autotrapianti per il trattamento di ustioni gravi - rivestimento temporaneo (al posto di pelle allogenica da cadavere) per il trattamento di ustioni estese prima dell autotrapianto permanente - coadiuvante terapeutico per il trattamento di ulcere croniche della pelle

45 Componente cellulare Cellule congelate prelevate da circoncisioni neonatali Diversamente dai cheratinociti che esprimono marcatori che possono causare il rigetto dell allotrapianto, l impianto di fibroblasti umani allogenici non stimola la risposta immune I fibroblasti, il principale tipo di cellule del derma, crescono molto bene in colture in vitro; hanno un potenziale proliferativo di circa 60 duplicazioni della popolazione (con un aumento di volte rispetto alle cellule isolate inizialmente) e sono stati usati per lungo tempo per la produzione di sostanze biologiche umane

46 SOSTITUTI DERMO-EPIDERMICI SEMI-ARTIFICIALI PURI 1. derma di collagene e condroitin-6-solfato legati a croce rivestito di una membrana di silicone che sostituisce l epidermide (INTEGRA); alla rimozione della membrana seguirà un autoinnesto di KC 2. Biobrane: superficie di silicone che riveste una matrice di nylon, bioattivata con peptidi del collagene di tipo I

47 SOSTITUTI DERMO-EPIDERMICI SEMI-ARTIFICIALI RICOSTITUITI 1. fibroblasti umani in gel di collagene tipo I su cui vengono seminati i KC in sospensione (Apligraf); 2. fibroblasti in supporto tipo Biobrane (TransCyte); 3. fibroblasti autologhi in un substrato poroso di collagene-gag sul quale viene posta una lamina non porosa di collagene-gag per avere una superficie piana su cui crescono i KC autologhi; 4. fibroblasti umani in una spugna porosa di collagene riorganizzato (Artificial Skin Dermis) con una sospensione di KC; 5. un substrato spugnoso di collagene a forma di alveare e un gel di collagene nel quale in due stadi successivi vengono prima seminati i fibroblasti e poi, dopo aver capovolto il substrato, i KC sulla superficie superiore; 6. fibroblasti su matrice di Collagene-GAG-Chitosani e KC in sospensione 7. fibroblasti su una trama filamentosa di Hyaff (derivato dell acido ialuronico) ricoperta da Laserskin

48 SOSTITUTI DERMO-EPIDERMICI SEMI-ARTIFICIALI PURI Integra Dermal Regeneration Template (Integra Life Sciences ) È una matrice biodegradabile a doppio strato che fornisce uno supporto per la rigenerazione e l organizzazione del derma e protezione per la ferita. Lo strato per la sostituzione del derma è costituito da una matrice porosa di fibre di collagene crosslinkato derivante da tendine bovino e di glicosaminoglicano (chondroitin-6-sulfate) che viene prodotta con porosità e tasso di degradazione controllati

49 Lo strato per la sostituzione dell epidermide è costituito da un polimero sintetico di polisilossano (silicone) che serve a controllare la perdita di liquidi dalla ferita. Man mano che progredisce la guarigione, nuova matrice collaginea viene depositata dai fibroblasti; contemporaneamente, lo strato dermico di INTEGRA Dermal Regeneration Template viene degradato. Dopo un adeguata vascolarizzazione e quando è disponibile del tessuto del paziente per l autotrapianto, lo strato temporaneo di silicone viene rimosso ed un sottile strato di epidermide su di una garza viene posto sul neoderma

50 BIOBRANE Sostituto dermo-epidermico Il Biobrane è una membrana a DOPPIA LAMINA costituita da una maglia irregolare tridimensionale di nylon, legata a un sottile strato esterno di silicone. La maglia interna di nylon è rivestita di peptidi derivati da collagene di tipo I suino, per favorire l adesione al letto della ferita e la ricrescita fibrovascolare Il silicone è semipermeabile e rappresenta, pertanto, una barriera alle infezioni e alla perdita di fluidi. Il silicone ed il nylon forniscono flessibilità Piccoli pori presenti nel silicone permettono la rimozione di essudato e la permeabilità ad antibiotici topici

51 1. L iniziale adesione alla ferita è il risultato del legame tra il collagene della membrana e la superficie di fibrina (di cui è ricca la ferita), così come della deposizione di fibrina nelle maglie di nylon Questa interazione fa sì che il rivestimento aderisca meglio formando una strato protettivo più duraturo 2. Successivamente, la fibronectina, prodotta da fibroblasti migrati nel sito della lesione, aumenta il legame alla fibrina intrappolata nella rete 3. La seconda fase di adesione risulta dalle cellule epidermiche che proliferano all interno della matrice di nylon

52 Il prodotto Biobrane è usato sui siti dei donatori e nel caso di ustioni superficiali nelle prime 6 ore dall infortunio. Con il procedere della cura il Biobrane si separa e può essere rimosso dalla superficie. Se usato in questa maniera può ridurre i tempi di trattamento fino a dimezzarli Prodotto duraturo: può essere mantenuto a temperatura ambiente

53 Modalità di azione di Biobrane Ustione di secondo grado Il letto della ferita viene pulito, rimuovendo la zona necrotica

54 Biobrane aderisce alla ferita grazie alla maglia di nylon e collagene Applicazione di Biobrane

55 BIOBRANE: effetto sulla re-epitelizzazione Nuove cellule epiteliali migrano rapidamente lungo la maglia di nylon. Biobrane diventa più opaco con il procedere della riepitelizzazione Il sudore passa attraverso appositi pori sullo strato di silicone Biobrane è rimosso al termine della riepitelizzazione

56 SOSTITUTI DERMO-EPIDERMICI - SEMI-ARTIFICIALI RICOSTITUITI Dermagraft-TC o TRANSCYTE La struttura è simile a quella del Biobrane, ma la maglia di nylon rivestita di collagene è seminata di FIBROBLASTI NEONATALI umani, per migliorarne la capacità di riparo. epidermide sintetica scaffold: maglia di nylon fibroblasti che proliferano e formano gli elementi del derma prodotto finale TransCyte Importanti componenti del derma: 1. Proteine strutturali 2. Proteine provvisorie della matrice 3. Glicosaminoglicani 4. Fattori di crescita legati

57 TRANSCYTE Questo prodotto è stato disegnato come alternativa non infettiva e più duratura agli allotrapianti da cadavere per gravi ustionati. Il nylon costituisce l impalcatura tridimensionale per la crescita del tessuto, mentre la membrana di silicone forma un epidermide artificiale (non immunogena) che può prevenire la perdita di fluidi. I fibroblasti all interno del materiale vengono fatti crescere in coltura, dove possono sintetizzare proteine (quali fibronectina e collagene di tipo I), proteoglicani e fattori di crescita, che contribuiranno alla formazione di una matrice tessutale tri-dimensionale. Al termine del periodo di crescita (17 giorni), il materiale è poi congelato a 70 C per bloccare l attività metabolica dei fibroblasti e successivamente conservato a 20 C in speciali contenitori. La sicurezza del materiale viene valutata mediante test di sterilità

58 APLIGRAF Prodotto vivo a doppio strato (epidermide/derma) Aspetto e caratteritiche fisiche simili alla pelle umana Approvato per il trattamento di ulcere venose delle gambe L Apligraf è il sostituto della pelle tecnologicamente più avanzato attualmente in commercio, ma è anche il più costoso. E un prodotto completo che comprende sia l epidermide che il derma, garantendo una salda giunzione tra i due strati. E formato da una MATRICE DI COLLAGENE DI TIPO I BOVINO nel quale sono dispersi fibroblasti umani e sulla quale è sovrapposto uno STRATO EPIDERMICO DI CHERATINOCITI

59 Componenti strutturali di APLIGRAF Strato corneo Cheratinociti vivi Fibroblasti vivi del derma Matrice extracellulare Processo di manifattura di Apligraf STEP 1. COMPONENTI DEL DERMA mezzo concentrato fibroblasti di derma umano collagene le dimensioni dell inserto determinano le dimensioni del costrutto Lattice contrazione

60 STEP 2. COMPONENTI EPIDERMICI cheratinociti di epidermide umana Crescita dell epidermide STEP 3. SVILUPPO DELLO STRATO CORNEO maturazione del tessuto alla superficie aria-mezzo Sviluppo dello strato corneo

61 I cheratinociti sono aggiunti in corrispondenza dello strato superiore per costituire l epidermide. Attraverso l esposizione all aria, l epidermide dà origine allo strato protettivo finale (strato corneo) Lo strato superiore epidermico viene prodotto stimolando prima la proliferazione dei cheratinociti umani e successivamente il loro differenziamento, per ricreare l architettura dell epidermide umana cellule epidermiche matrice collaginea con fibroblasti filtro mezzo di coltura Illustrazione schematica di un sistema di coltura organotipico I cheratinociti si differenziano esposti all aria su di un gel di collagene contenente fibroblasti. Il filtro è in contatto con il mezzo di coltura

62 Apligraf

63 Similarità tra Apligraf e la pelle umana

64 Espressione di citochine in APLIGRAF ed in pelle umana

65 SOSTITUTI A BASE DI ACIDO IALURONICO Acido ialuronico: GAG, componente naturale dei tessuti umani, particolarmente presente nel derma e in altri tessuti connettivi Ha un ruolo fondamentale nel processo fisiologico di riparo tessutale, dove, prodotto in grandi quantità, gioca un ruolo sia strutturale che funzionale I prodotti di degradazione del HA stimolano molteplici processi rigenerativi Favorisce la migrazione di cellule durante i processi di riparazione dei tessuti

66 Matrice tridimensionale di HYAFF, utilizzata come scaffold per crescere cellule della pelle in laboratorio Biomateriali basati su HYAFF : derivati semisintetici dell acido ialuronico Modificazioni chimiche trasformano l acido ialuronico, che in natura si presenta come un gel, in un materiale processabile, che può essere trasformato in varie forme fisiche: fibre, membrane, microsfere, matrici tridimensionali.

67 Cellule cresciute in uno scaffold di HYAFF. Queste cellule sono capaci di formare nuovo tessuto Fotografia al microscopio elettronico dello scaffold usato per consentire la crescita in 3D dei fibroblasti e costruire la pelle ingegnerizzata

68 LASERSKIN : sistema per l applicazione di cheratinociti Questa membrana di HYAFF è spessa 20 micrometri e porta una serie ordinata di perforazioni al laser di 40 micrometri, per consentire la migrazione delle cellule epidermiche nel letto della ferita Cheratinociti cresciuti su membrana LASERSKIN. Attraverso le perforazioni, le cellule sono capaci di raggiungere il letto della ferita e rigenerare l epidermide

69 Applicazione della pelle bioingegnerizzata su di un ulcera del piede

70 Hyalograft 3D Sostituto dermico Fibroblasti autologhi seminati in uno scaffold tridimensionale di Hyaff. E usato nel trattamento di lesioni profonde del derma, ulcere croniche e ustioni di grado II e III. Può essere utilizzato in combinazione con il Laserskin