Il progetto Mat2Rep ha l’obiettivo di sviluppare nuovi agenti farmacologici in due aree terapeutiche: A. la fase acuta delle lesioni traumatiche e vascolari nel sistema nervoso centrale (SNC); B. ulcere cutanee croniche non-curative.
Il design e la produzione di nuovi prodotti richiede la convergenza di competenze chimiche, farmaceutiche, biotecnologiche e di scienza dei materiali.

Area terapeutica A: fase acuta di lesioni traumatiche e vascolari del SNC.

Sviluppo di due strategie:

1) materiali elettroconduttivi per implementare la riparazione del SNC;

2) drug delivery basata su biomateriali.

Strategia 1: un materiale elettroconduttivo basato su idrogel è stato sviluppato dal laboratorio ISTEC-CNR e caratterizzato per le sue proprietà fisiche e meccaniche. Il materiale è in fase di test presso i laboratori del CIRI-SDV (UNIBO) utilizzando colture primarie di neuroni corticali, interfacciandosi e risolvendo problemi relativi ad imaging e biocompatibilità. Il monitoraggio funzionale sarà effettuato presso MISTER, utilizzando dispositivi elettronici basati su materiali organici o inorganici (Au/SiNws) per la registrazione di segnali elettrofisiologici extracellulari in maniera non invasiva.

Strategia 2: nanoparticelle multifunzionali biodegradabili sono state prodotte presso il laboratorio UNIMORE, per il trasporto di una mix di farmaci (ibuprofene, T3, eritropoietina) nell’area danneggiata, ottimizzando il metodo di incapsulazione, la stabilità, il controllo del rilascio e le caratteristiche chimico-fisiche e morfologiche. Le nanoparticelle sono attualmente presso il CIRI-SDV e la fondazione IRET per testarne la biocompatibilità e l’efficacia.

Area terapeutica B: ulcere cutanee croniche non-curative.

Un agonista delle integrine è stato selezionato e sintetizzato presso i laboratori CIRI-SDV (UNIBO), insieme al Nerve Growth Factor (NGF), una molecola nota per il suo potere riparativo. Un polimero elettrofilato per un rilascio controllato della molecola presso il sito di lesione è stato testato presso i laboratori della fondazione IRET su differenti tipi cellulari coinvolti nella risposta alle ulcere.

1) Saracino E, Cirillo V, Marrese M, Guarino V, Benfenati V, Zamboni R, Ambrosio L. Structural and Functional Properties of Astrocytes on PCL based electrospun fibres. Science and Eng. C. 2020, 118, 111363. Doi: https://doi.org/10.1016/j.msec.2020.111363

2) Duskey JT, Baraldi C, Gamberini MC, Ottonelli I, Da Ros F, Tosi G, Forni F, Vandelli MA, Ruozi B. Investigating Novel Syntheses of a Series of Unique Hybrid PLGA-Chitosan Polymers for Potential Therapeutic Delivery Applications. Polymers 2020, 12, 823. Doi: https://doi.org/10.3390/polym12040823

3) Saracino E, Maiolo L, Polese D, Semprini M, Borrachero-Conejo AI, Gasparetto J, Murtagh S, Sola M, Tomasi L, Valle F, Pazzini L, Formaggio F, Chiappalone M, Hussain S, Caprini M, Muccini M, Ambrosio L, Fortunato G, Zamboni R, Convertino A, Benfenati V. A glial-silicon nanowire electrode junction enabling differentiation and non invasive recording of slow oscillations from astrocytes. 2020, 4, 1900264. Doi: https://doi.org/10.1002/adbi.201900264

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5) Birolini G, Valenza M, Ottonelli I, Passoni A, Favagrossa M, Duskey JT, Bombaci M, Vandelli MA, Colombo L, Bagnati R, et al. Insights into Kinetics, Release, and Behavioral Effects of Brain-Targeted Hybrid Nanoparticles for Cholesterol Delivery in Huntington’s Disease. Journal of Controlled Release 2021, 330, 587–598. Doi: https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2020.12.051

6) Ottonelli I, Duskey JT, Rinaldi A, Grazioli MV, Parmeggiani I, Vandelli MA, Wang LZ, Prud’homme RK, Tosi G, Ruozi B. Microfluidic Technology for the Production of Hybrid Nanomedicines. 2021 Sep 17;13(9):1495. doi: 10.3390/pharmaceutics13091495.

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8) Maiolo L, V. Guarino V, Saracino E, Convertino A, Melucci M, Muccini M, Ambrosio L, Zamboni R, Benfenati V. Glial interfaces: advanced materials and devices to uncover the role of astroglial cells in brain functions and dysfunctions. Healthcare Mater. 2021, 1, 2001268. Doi: https://doi.org/10.1002/adhm.202001268

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11) Alastra G, Aloe L, Baldassarro VA, Calzà L, Cescatti M, Duskey JT, Focarete ML, Giacomini D, Giardino L, Giraldi V, Lorenzini L, Moretti M, Parmeggiani I, Sannia M, Tosi G. Nerve Growth Factor Biodelivery: a limiting step in moving toward extensive clinical application?. Frontiers in NeuroScience 2021, https://doi.org/10.3389/fnins.2021.695592

12) Flagelli A, Candini O, Frabetti S, Dominici M, Giardino L, Calzà L, Baldassarro VA. A Novel Three-Dimensional Culture Device Favors a Myelinating Morphology of Neural Stem Cell-Derived Oligodendrocytes. Front Cell Dev Biol. 2021 Oct 1;9:759982. doi: 10.3389/fcell.2021.759982

13) Baldassarro VA. High-Content Screening Differentiation and Maturation Analysis of Fetal and Adult Neural Stem Cell-Derived Oligodendrocyte Precursor Cell Cultures. J Vis Exp. 2021 Mar 10;(169). doi: 10.3791/61988.

14) Baldassarro VA, Lorenzini L, Giuliani A, Cescatti M, Alastra G, Pannella M, ImbimboBP, Villetti G, CalzàL, Giardino L. Molecular mechanisms of skin wound healing in non-diabetic and diabetic mice in excision and pressure experimental wounds. Cell Tissue Res 2022 Jun; 388(3):595-613. doi: 10.1007/s00441-022-03624-x.

15) Rinaldi A, Caraffi R, Grazioli MV, Oddone N, Giardino L, Tosi G, Vandelli MA, Calzà L, Ruozi B, Duskey JT. Applications of the ROS-Responsive Thioketal Linker for the Production of Smart Nanomedicines.Polymers (Basel) 2022 Feb 11;14(4):687, doi: 10.3390/polym14040687.

16) Merlo B, Baldassarro VA, Flagelli A, Marcoccia R, Giraldi V, Focarete ML, Giacomini D, Iacono E. Peptide Mediated Adhesion to Beta-Lactam Ring of Equine Mesenchymal Stem Cells: A Pilot Study. Animals (Basel). 2022 Mar 15;12(6):734. doi: 10.3390/ani12060734. PMID: 35327131

17) Furlani F, Montanari M, Sangiorgi N, Saracino E, Campodoni E, Sanson A, Benfenati V, Tampieri A, Panseri S, Sandri M. Electroconductive and injectable hydrogels based on gelatin and PEDOT:PSS for mini-invasive approaches in nervous tissue regeneration.Biomaterials Science 2022. DOI: 10.1039/d2bm00116k.

18) Baldassarro VA, Giraldi V, GiulianiA, Moretti M, Pagnotta G, Flagelli A, Clavenzani P, Lorenzini L, Giardino L,  Focarete ML, Giacomini D, Calzà L. Poly(l-lactic acid) Scaffold Releasing an α4β1 Integrin Agonist Promotes Nonfibrotic Skin Wound Healing in Diabetic Mice. ACS Appl Bio Mater. 2023 Jan 16;6(1):296-308. doi: 10.1021/acsabm.2c00890

19) Baldassarro VA, Cescatti M. Rocco ML, Aloe L, Lorenzini L, Giardino L, Calzà L. Nerve growth factor promotes differentiation and protects the oligodendrocyte precursor cells from in vitro hypoxia/ischemia. Neurosci., 16 February 2023 Sec. Neurodevelopment, Volume 17 – 2023 | https://doi.org/10.3389/fnins.2023.1111170