Idrogel adesivi nell'osteoartrosi: dalla progettazione all'applicazione

Sep 07, 2023

Ricerca medica militare volume 10, numero articolo: 4 (2023) Citare questo articolo

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L’osteoartrite (OA) è il tipo più comune di malattia degenerativa delle articolazioni che colpisce il 7% della popolazione mondiale e oltre 500 milioni di persone in tutto il mondo. Una frontiera della ricerca è lo sviluppo di idrogel per il trattamento dell’OA, che funzionano sia come impalcature funzionali dell’ingegneria tissutale sia come veicoli di rilascio di additivi funzionali. Entrambi gli approcci affrontano la grande sfida: stabilire un’integrazione stabile di tali sistemi di rilascio o impianti. Gli idrogel adesivi forniscono possibili soluzioni a questa sfida. Tuttavia, pochi studi hanno descritto gli attuali progressi nell’uso dell’idrogel adesivo per il trattamento dell’OA. Questa recensione riassume gli idrogel comunemente usati con i loro meccanismi e componenti di adesione. Inoltre, riconoscendo che l’OA è una malattia complessa che coinvolge diversi meccanismi biologici, vengono presentate anche le strategie terapeutiche bioattive. Presentando gli idrogel adesivi in ​​modo interdisciplinare, includendo sia il campo della chimica che quello della biologia, questa recensione tenterà di fornire una visione completa per la progettazione di nuovi sistemi bioadesivi per la terapia dell'OA.

L’osteoartrite (OA) è il tipo più comune di malattia degenerativa delle articolazioni che colpisce il 7% della popolazione mondiale e oltre 500 milioni di persone in tutto il mondo [1,2,3]. Il numero di persone affette da OA continua ad aumentare a causa dell’aumento dell’aspettativa di vita [4]. Negli ultimi tre decenni, il numero di persone affette da OA è aumentato del 48%. Ciò la rende la quindicesima causa di disabilità più significativa a livello mondiale, imponendo costi elevati ai pazienti e al sistema sanitario. Le statistiche sono particolarmente allarmanti per le donne, alcuni gruppi razziali ed etnici e per gli individui di status socioeconomico inferiore [5]. Oltre ai suggerimenti su un esercizio fisico moderato e una dieta sana, le attuali procedure terapeutiche cliniche variano dalla somministrazione di farmaci per via orale e iniezione intrarticolare alla chirurgia. L’iniezione intrarticolare prevede principalmente la somministrazione locale di componenti funzionali, come il desametasone (DEX), fattori di crescita o lubrificanti [6,7,8]. Tuttavia, l’assunzione di farmaci per via orale provoca tossicità sistemica a livello gastrointestinale e cardiovascolare [3]. Anche l’iniezione intrarticolare di componenti funzionali ha un’efficacia limitata a causa della loro rapida eliminazione e della facilità di spostarsi in altri punti a causa del movimento articolare [9, 10]. Quando l’OA induce difetti della cartilagine, i pazienti hanno maggiori probabilità di sottoporsi a interventi chirurgici, tra cui microfrattura, trapianto di cellule e trapianto di tessuto [11, 12]. Queste procedure chirurgiche, tuttavia, sono accompagnate da problemi quali un numero limitato di donatori, una bassa efficienza condrogenica e una scarsa integrazione con il tessuto cartilagineo circostante [13].

Gli idrogel sono reti polimeriche reticolate con un elevato contenuto di acqua e possono essere fabbricati per simulare le proprietà fisico-chimiche del tessuto cartilagineo [14]. Questi approcci forniscono una nuova strada per la ricerca sulla rigenerazione della cartilagine [15]. Esistono due tendenze di prima linea nelle terapie a base di idrogel per la terapia dell’OA [15, 16]. Il primo utilizza impianti di impalcatura tissutale a base di idrogel per la rigenerazione del tessuto cartilagineo, che rientra nell'ambito dell'ingegneria tissutale [17,18,19]. Il secondo è sviluppare sistemi basati su idrogel per fornire additivi funzionali alla cartilagine danneggiata e mantenere la stabilità di tali principi attivi nel sito per un tempo prolungato. Entrambe le strategie mirano a promuovere la rigenerazione dei tessuti attraverso diversi meccanismi. Tuttavia, presentano sfide significative: ottenere un’integrazione stabile di tali sistemi di rilascio o un impianto appropriato nel sito della lesione [12]. La cartilagine appena formata che circonda lo scaffold mancherà di stabilità senza un adeguato legame, quindi non sarà in grado di integrarsi con il tessuto ospite. Ciò comporterebbe il fallimento delle funzioni delle articolazioni sinoviali sotto stress ciclico di compressione e taglio [20, 21]. Inoltre, porta anche alla fibrosi tra l’impianto ospite e la cartilagine, causando la mancata integrazione della neo-cartilagine con la cartilagine nativa [22]. Inoltre, le interfacce tra i sistemi di idrogel e le ferite si disgiungono facilmente. Di conseguenza, gli additivi funzionali non rimangono stabili sul sito, diminuendo così la loro efficacia.