• 3d bioprinting graft scaffolds a base di fibroina della seta per applicazione clinica di rigenerazione tissutale
  • 3D bioprinting graft scaffolds silk fibroin-based for clinical application of tissue regeneration
  • Facchini, Giancarlo <1986>

Subject

  • BIO/16 Anatomia umana

Description

  • Lo studio ha previsto prima una scansione con TC-doppia energia (TC-DE) di pezzi anatomici da cadaveri (ossa e tessuti molli) per definire i parametri di scansione TC, necessari al successivo utilizzo sul paziente. Successivamente è stato analizzato il miglior rapporto tra dose radiante erogata e qualità̀ dell’immagine e valutati i sistemi di riduzione di dose (VEO e ASIR) e degli artefatti metallici (GSI e MAR). Il sistema VEO ha permesso una ottimale valutazione del tessuto osseo con una riduzione di dose di oltre il 50% rispetto al sistema ASIR; con il sistema GSI abbiamo individuato i livelli mono-energetici che meglio riducessero gli artefatti da protesi metallica e utilizzato il software MAR per ridurre gli artefatti post-processing. Le immagini sono state importate in formato DICOM in un software dedicato per la loro visualizzazione, segmentazione e processazione per riprodurre l'anatomia del tessuto osseo. La stampa di scaffold 3D che riproducessero il tessuto originale è stata effettuata mediante un Bioplotter. Il Bioink a base di fibroina della seta è stato utilizzato per realizzare lo scaffold e, definita l'archittettura d'interesse, sono stati ottimizzati i parametri di stampa. Sono stati utilizzati un bioink senza calcio (SFG) e uno con cloruro di calcio (SFG-CaCl2). Le cellule mesenchimali (MSCs) sono state inglobate nei bioinks e si è evidenziato che in entrambi i bioinks le cellule erano distribuite in modo omogeneo ed erano vitali a tutti i tempi sperimentali (giorno 1, 7, 14, 21) analizzati. Utilizzando specifici fattori osteogenici (FO) si è indotto in entrambi i bioinks il differenziamento cellulare in senso osteogenico. In particolare, in presenza di FO si è evidenziato un incremento della mineralizzazione nel bioink SFG-CaCl2 rispetto a quella ottenuta nel bioink SFG. Inoltre, in assenza di FO solo nel bioink SFG-CaCl2 si è notata la presenza di precipitati di calcio indicativi dell’avvenuto differenziamento osteogenico.
  • Firstly, we performed a double-energy CT scan (CT-DE) of anatomical pieces from cadavers (bones and soft tissues) to define the radiological parameters, that were necessary to subsequent move on the patient. Subsequently, the best ratio between delivered radiant dose and image quality was analyzed and dose reduction systems (VEO and ASIR) and metal artefacts reduction systems (GSI and MAR) were evaluated. The VEO system allowed an optimal evaluation of the bone tissue with a dose reduction of over 50% compared to the ASIR system; with the GSI system we have identified the mono-energy levels that better reduced artifacts from metal prosthesis and that were used with MAR software to reduce post-processing artifacts. The images were imported in DICOM format in a dedicated software for their visualization, segmentation and processing to reproduce the anatomy of the bone tissue. The printing of 3D scaffolds that reproduced the original tissue was done using a Bioplotter. The silk fibroin Bioink was used to prepare the scaffold and, to define the architecture of interest. All the printing parameters were optimized. The Bioink were prepared both without calcium (SFG) or with calcium chloride (SFG-CaCl2). Mesenchymal cells (MSCs) were incorporated into the bioinks and we observed that in both bioinks the cells were homogeneously distributed and viable at all experimental times (day 1, 7, 14, 21) analyzed. Using specific osteogenic factors (FO), in both bioinks MSCs osteogenic differentiation was induced. In particular, in the presence of FO, we found an increase in mineralization in SFG-CaCl2 bioink compared to that obtained in SFG bioink. Moreover, in the absence of FO only in the bioink SFG-CaCl2 the presence of calcium precipitates were noted indicating that the osteogenic differentiation occured.

Date

  • 2019-04-12

Type

  • Doctoral Thesis
  • PeerReviewed

Format

  • application/pdf

Identifier

urn:nbn:it:unibo-25286

Facchini, Giancarlo (2019) 3d bioprinting graft scaffolds a base di fibroina della seta per applicazione clinica di rigenerazione tissutale, [Dissertation thesis], Alma Mater Studiorum Università di Bologna. Dottorato di ricerca in Scienze biomediche e neuromotorie , 31 Ciclo. DOI 10.6092/unibo/amsdottorato/8766.

Relations