• Electrospun biomaterials and structures for the regeneration of tendons and ligaments: development and biomechanical validation
  • Biomateriali e strutture elettrofilate per la rigenerazione di tendini e legamenti: sviluppo e validazione biomeccanica
  • Sensini, Alberto <1989>

Subject

  • ING-IND/34 Bioingegneria industriale

Description

  • Tendons and ligaments injuries are nowadays an unsolved clinical problem. The main criticality of the regeneration or replacement of the tendon and ligament tissue, resides in the difficulty of being able to restore the complex hierarchical structure of collagen fibrils that compose them while maintaining their mechanical properties. Tissue engineering has attempted to answer to these problems producing constructs, called scaffolds, able to guide the cells growth. Among the different technologies developed for the production of scaffolds for soft tissues, the electrospinning technique is the most promising. Thanks to its ability to produce fibers with the same diameter of the collagen fibrils in the human body, it has been proved to guide cells proliferation and regeneration of different tissues. In the present Thesis, thanks to this technology, hierarchically nanofibrous structures were developed. Such structures have shown to be morphologically and mechanically able to simulate the hierarchical structure and the biomechanical properties of whole tendons and ligaments. The alignment and proliferation of cells along the nanofibers direction was confirmed in vitro. Furthermore, a complete morphological characterization of the nanofibrous scaffolds was also carried out by using a high-resolution x-ray tomographic investigation. In conclusion, this Thesis proposes promising devices and innovative production techniques, able to be a turning point in the production of electrospun scaffolds and devices for the regeneration, the replacement and the simulation of tendons and ligaments.
  • Le lesioni dei tendini e dei legamenti sono al giorno d'oggi un problema clinico irrisolto. La principale criticità della rigenerazione o della sostituzione del tessuto del tendine e del legamento risiede nella difficoltà di poter ripristinare la complessa struttura gerarchica delle fibrille di collagene che le compongono mantenendo le loro proprietà meccaniche. L'ingegneria tissutale ha tentato di rispondere a questi problemi producendo costrutti, chiamati scaffold, in grado di guidare la crescita delle cellule. Tra le diverse tecnologie sviluppate per la produzione di scaffold per tessuti molli, la tecnica di elettrofilatura è la più promettente. Grazie alla sua capacità di produrre fibre con lo stesso diametro delle fibrille di collagene nel corpo umano, è stato dimostrato che guida la proliferazione e la rigenerazione delle cellule di diversi tessuti. Nella presente Tesi, grazie a questa tecnologia, sono state sviluppate strutture gerarchiche nanofibrose. Tali strutture hanno dimostrato di essere morfologicamente e meccanicamente in grado di simulare la struttura gerarchica e le proprietà biomeccaniche di tendini e legamenti. L'allineamento e la proliferazione delle cellule lungo la direzione delle nanofibre è stato confermato in vitro. Inoltre, è stata condotta una caratterizzazione morfologica completa degli scaffold nanofibrosi utilizzando un'indagine tomografica a raggi-X ad alta risoluzione. In conclusione, questa Tesi propone dispositivi promettenti e tecniche di produzione innovative, in grado di essere un punto di svolta nella produzione di scaffold e dispositivi elettrofilati per la rigenerazione, la sostituzione e la simulazione di tendini e legamenti.

Date

  • 2019-03-29

Type

  • Doctoral Thesis
  • PeerReviewed

Format

  • application/pdf

Identifier

urn:nbn:it:unibo-27545

Sensini, Alberto (2019) Biomateriali e strutture elettrofilate per la rigenerazione di tendini e legamenti: sviluppo e validazione biomeccanica, [Dissertation thesis], Alma Mater Studiorum Università di Bologna. Dottorato di ricerca in Meccanica e scienze avanzate dell'ingegneria , 31 Ciclo. DOI 10.48676/unibo/amsdottorato/8972.

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