ITMI20091804A1

ITMI20091804A1 - Metodo di realizzazione di un dispositivo di rigenerazione di tessuti biologici, particolarmente per la rigenerazione di tessuti appartenenti al sistema nervoso centrale.

Info

Publication number: ITMI20091804A1
Application number: IT001804A
Authority: IT
Inventors: Pietro Mortini; Alessandro Sannino
Original assignee: & Partners S R L As
Priority date: 2009-10-20
Filing date: 2009-10-20
Publication date: 2011-04-21
Also published as: US20120214222A1; WO2011047970A1; EP2490726A1; CA2778238A1

Description

METODO DI REALIZZAZIONE DI UN DISPOSITIVO DI RIGENERAZIONE DI TESSUTI BIOLOGICI, PARTICOLARMENTE PER LA RIGENERAZIONE DI TESSUTI APPARTENENTI AL SISTEMA NERVOSO CENTRALE.

D E S C R I Z I O N E

Il presente trovato ha come oggetto un metodo di realizzazione di un dispositivo di rigenerazione di tessuti biologici, particolarmente per la rigenerazione di tessuti appartenenti al sistema nervoso centrale, ed un dispositivo realizzabile con detto metodo.

Allo stato attuale, in ambito medico, si sta affermando la medicina rigenerativa come metodo terapeutico per il trattamento di diversi tipi di lesioni. In questo moderno approccio la chiusura della ferita sì ottiene mediante la sintesi di tessuto di cicatrizzazione; in particolare nella rigenerazione indotta, una struttura bioattiva è posizionata nella ferita, modificando l'originario meccanismo di guarigione e riparazione inducendo la rigenerazione del tessuto fisiologico.

I dispositivi di rigenerazione utilizzati, denominati in gergo tecnico con il termine anglosassone "scaffold" , hanno un ruolo essenziale in questo processo in quanto agiscono sia come supporti fisici e guide per la crescita del tessuto sia fornendo degli stimoli appropriati agenti come regolatori insolubili della funzione cellulare .

Gli scaffold, con appropriate caratteristiche di composizione, strutturali, meccaniche e di degradazione, permettono dunque un processo di guarigione rigenerativo.

In particolare la fabbricazione di scaffold con pori orientati lungo una determinata direzione sono utilizzati nella tecnica della tubulazione, che consiste nell'uso di una struttura tubolare per ricongiungere le estremità di tessuto danneggiate .

Le caratteristiche dei pori dello scaffold, che generalmente influenzano il successo degli stessi come guide rigenerative, comprendono la frazione di vuoto (la percentuale di porosità), la distribuzione del diametro del poro e 1 'interconnettivi tà dei pori.

Per applicazioni riguardanti il sistema nervoso periferico, si è visto che l'orientazione dei pori dello scaffold gioca un ruolo critico nelle sue prestazioni. Studi riguardanti il sistema nervoso periferico, ma anche il sistema nervoso centrale, hanno dimostrato come strutture orientate lungo un asse hanno una forte attività rigenerativa .

Infatti, sono noti scaffold in collagene con pori allineati lungo un asse che sono utilizzati sia per le lesioni riguardanti il sistema nervoso periferico, sia per lesioni riguardanti il sistema nervoso centrale quali, ad esempio, quelle riguardanti il midollo spinale.

In particolare, gli scaffold porosi di tipo noto sono ottenuti mediante una lenta immersione di una sospensione di materiale biocompatibile, come collagene e glicosaminoglicani , in un bagno di congelamento e mediante successiva liofilizzazione .

È stato verificato che la velocità di immersione e la temperatura del bagno di congelamento influenzano significatamene la dimensione dei pori e l'orientazione degli stessi nella matrice.

Da prove sperimentali, si è riscontrato che per scaffold cilindrici con un diametro che va da 1,5 millimetri a 3,8 millimetri solo particolari combinazioni di velocità di immersione e di temperatura di congelamento conducono a pori orientati assialmente.

Ad esempio, il brevetto statunitense US 2008/0102438 descrive un metodo di realizzazione di scaffold tubolari a base di collagene che hanno un gradiente di porosità e di dimensione dei pori sviluppantesi in direzione radiale, una distribuzione dei pori orientata radialmente e una superficie esterna permeabile alle proteine e impermeabile alle cellule. Nel metodo descritto nel suddetto brevetto, una sospensione di collagene viene inserita in uno stampo fino a riempirlo. Lo stampo viene posto in rotazione intorno al suo asse in modo da provocare la sedimentazione della sospensione e creare una struttura tubolare cava al suo interno.

Per creare la porosità all'interno della struttura tubolare cava una parte dei componenti costituenti la sospensione vengono prima immobilizzati ed in seguito rimossi.

In particolare, nel caso di sospensione di collagene a base acquosa, per l'immobilizzazione e la successiva rimozione dei componenti si utilizza prima l'immersione in azoto liquido e successivamente la liofilizzazione, denominata in gergo tecnico con il termine anglosassone "freezedrying" .

Con questo metodo si ottengono degli scaffold tubolari di collagene con un gradiente nella porosità e nella dimensione dei pori in direzione radiale, una distribuzione dei pori orientata in direzione radiale ed una superficie esterna permeabile alle proteine e non alle cellule.

Questo metodo permette di controllare in modo semplice e preciso la geometria e la porosità della struttura tubolare.

Tuttavia, gli scaffold della tecnica nota, usati ad esempio nella rigenerazione del nervo periferico, sono costituiti da un corpo tubolare con una sola di orientazione della porosità, la quale non è sufficiente a garantire la corretta rigenerazione nel caso di lesioni riguardanti, ad esempio, il midollo spinale.

Nel caso di applicazioni riguardanti la rigenerazione del midollo spinale infatti, lo scaffold oltre a fornire una connessione tra le due estremità interrotte, deve anche essere in grado di riprodurre l'architettura particolare del midollo spinale, che è caratterizzato da una parte esterna di materia bianca e da due lobi interni di materia grigia.

Nonostante il fatto che la presenza di una connessione tra le due estremità interrotte sia sufficiente per indurre la rigenerazione del tessuto danneggiato, si è notato che le caratteristiche microstrutturali, meccaniche e di composizione della struttura tubolare stessa e del materiale inserito all'interno della cavità della struttura tubolare influenzano significativamente la qualità della rigenerazione.

Compito precipuo del presente trovato è quello di ottenere un dispositivo di rigenerazione di tessuti biologici ed il rispettivo metodo di realizzazione, particolarmente per la rigenerazione di tessuti appartenenti al sistema nervoso centrale come, ad esempio, il midollo spinale .

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del trovato è quello di realizzare un dispositivo di rigenerazione in grado di proteggere il sito dell'impianto dall'infiltrazione di tessuto esterno, rimanendo tuttavia permeabile alle cellule dall'interno verso l'esterno, e, allo stesso tempo, internamente deve avere una struttura tale da facilitare la ricrescita assonale dei lobi destro e sinistro del midollo lesionato, fornendo agli assoni un adeguato supporto fisico e chemiotattico.

Non ultimo scopo del trovato è quello di realizzare un dispositivo di rigenerazione che sia di elevata affidabilità, di relativamente facile realizzazione ed a costi competitivi.

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un dispositivo di rigenerazione di tessuti biologici ed il rispettivo metodo di realizzazione, caratterizzato dal fatto di comprendere, in particolare per la realizzazione della parte interna dello scaffold, le fasi di: - iniezione di una sospensione acquosa di collagene in uno stampo definente una cavità di forma allungata,

- immersione in un bagno di azoto liquido di detto stampo, contenente detta sospensione acquosa di collagene, lungo il suo asse longitudinale per il congelamento di detta sospensione acquosa di collagene,

- sublimazione di detta sospensione acquosa di collagene contenuta in detto stampo, ad esempio in un liofilizzatore,

- estrazione (15) da detto stampo (11) dell'elemento di supporto (3), per la rigenerazione di tessuti biologici come ottenuto al termine di detta fase di sublimazione,

- essiccazione (16), ad esempio in un essiccatore, di detto elemento di supporto (3).

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di un dispositivo di rigenerazione di tessuti biologici e del rispettivo metodo di realizzazione, secondo il trovato, illustrata, a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 è una vista prospettica di un elemento di supporto secondo il trovato;

la figura 2 è una vista prospettica del rivestimento esterno di un dispositivo di rigenerazione secondo il trovato;

la figura 3 è una vista prospettica di un dispositivo di rigenerazione secondo il trovato costituito da un rivestimento esterno e da due elementi di supporto;

la figura 4 è un diagramma di flusso del metodo di realizzazione del dispositivo di rigenerazione secondo il trovato;

la figura 5 è un diagramma di flusso della fase di realizzazione dell'elemento di supporto secondo il trovato;

la figura 6 è una vista prospettica di uno stampo utilizzato per la realizzazione dell'elemento di supporto secondo il trovato;

la figura 7 è una vista prospettica di un supporto per stampi utilizzati per la realizzazione di elementi di supporto secondo il trovato .

Con riferimento alle figure da 1 a 3 , il dispositivo di rigenerazione secondo il trovato, indicato globalmente con il numero di riferimento 1, comprende un rivestimento esterno 2 a base di materiale biocompatibile, preferibilmente a base di collagene, interponibile tra le due estremità del tessuto biologico da rigenerare.

Più particolarmente, in una configurazione preferita per applicazioni mirate alla rigenerazione del midollo spinale il rivestimento esterno 2 è di forma sostanzialmente tubolare.

Il dispositivo di rigenerazione 1 comprende almeno un elemento interno 3 a base di materiale biocompatibile, preferibilmente a base di collagene, alloggiato internamente al rivestimento esterno 2 per la facilitazione della ricrescita biologica del tessuto biologico.

Opportunamente, per applicazione di rigenerazione del midollo spinale, sono previsti due elementi interni 3 sviluppantisi sostanzialmente parallelamente tra loro e lungo un asse preferito 30 parallelo all'asse longitudinale 29 del rivestimento esterno 2 e presentanti ciascuno una sezione trasversale a forma di lobo semiellittico .

Al fine di contenere due elementi di supporto 3 ed al fine di riprodurre la forma esterna della materia bianca del midollo spinale sul quale impiantare il dispositivo di rigenerazione 1, il rivestimento esterno 2 presenta, una volta impiantato, una sezione trasversale sostanzialmente a forma di ellittica.

I due elementi di supporto 3 in esso contenuti sono dunque disposti in modo tale da simulare l'architettura interna del midollo spinale costituita da due lobi, destro e sinistro, di materia grigia.

Vantaggiosamente, il rivestimento esterno 2 presenta una struttura porosa, in modo tale che la sua parete esterna 4, dotata di una più alta densità relativa di collagene, presenti una ridotta dimensione media dei pori così da essere una regione permeabile alle proteine ed impermeabile alle cellule.

Differentemente, la parete interna 5 del rivestimento esterno 2 può presentare una minore frazione volumetrica di solido e, di conseguenza, una minore densità relativa di collagene, ed una maggiore dimensione media dei pori in modo da costituire una regione permeabile alle cellule presenti all'interno della cavità 6 del rivestimento esterno 2.

Opportunamente, al fine di permettere una migrazione cellulare preferenziale dalla cavità 6 del rivestimento esterno 2 in direzione della parete esterna 4 attraverso la quale invece è bloccato l'ingresso alle cellule dall'esterno, i pori della parete interna 5 possono essere orientati in direzione sostanzialmente radiale rispetto all'asse longitudinale 29.

Come già menzionato, ogni elemento di supporto 3 presenta una conformazione allungata lungo una direzione predeterminata con sezione trasversale sostanzialmente a forma semiellittica simulante la forma della materia grigia del lobo corrispondente del midollo spinale.

Come verrà maggiormente descritto inseguito, l'elemento di supporto 3 presenta una densità relativa di collagene sostanzialmente costante in tutte le direzioni.

Come per il rivestimento esterno 2, anche l'elemento di supporto 3 presenta una struttura porosa con una porosità controllata.

In questo caso, tuttavia, i pori dell'elemento di supporto 3 sono orientati sostanzialmente longitudinalmente rispetto all'asse longitudinale 29 del rivestimento esterno 2 al fine di favorire la rigenerazione del tessuto biologico all'interno degli stessi pori dove è applicato il dispositivo di rigenerazione 1.

In particolare, per applicazioni relative al midollo spinale, detta porosità longitudinale è necessaria a sostenere la crescita assiale degli assoni e dei canali di cellule di Schwann del midollo spinale.

In una configurazione particolarmente vantaggiosa il rivestimento esterno 2, appena prodotto e prima della sua deformazione necessaria al suo impianto, presenta un diametro esterno preferibilmente pari a 12 millimetri e diametro interno preferibilmente pari a 10 millimetri.

Nella stessa configurazione vantaggiosa, i lobi semiellittici degli elementi interni 3 presentano un asse maggiore dell'ellisse preferibilmente pari a 12 millimetri ed un asse minore dell'ellisse preferibilmente pari a 6 millimetri.

Ulteriormente, la dimensione dei pori degli elementi di supporto 3, ad esempio, compresa tra 5 pm e 20 pm è tale da favorire la ricrescita assonale .

Vantaggiosamente, ciascuno degli elementi di supporto 3, oltre ad essere realizzato con una struttura porosa a base di collagene, può comprendere aggiunte di almeno uno tra f ibronettina, acido ialuronico elastina e fibrina.

Con riferimento alle figure citate, il metodo di realizzazione 100, per la realizzazione del dispositivo di rigenerazione 1, secondo il trovato, comprende una fase di realizzazione 101 del rivestimento esterno 2 ed una fase di realizzazione 102 degli elementi interni 3.

Il metodo di realizzazione 100, rappresentato schematicamente in figura 4, comprende almeno una fase di inserimento 103 di ciascun elemento di supporto 3 previsto nel rivestimento esterno 2.

Più dettagliatamente, la fase di realizzazione 101 può essere realizzata con una metodologia di per sé nota a partire da una sospensione acquosa di collagene fibrillare di Tipo I derivato, ad esempio, da pelle bovina e contente un elevato contenuto di solido, ad esempio, pari al 3% in peso .

Tale sospensione acquosa viene degassata per centrifugazione, ad esempio, per un tempo di 12 minuti a 6000 giri al minuto al fine di eliminare l'aria introdotta durante la miscelazione.

Successivamente, la sospensione è conservata ad una temperatura di circa 4°C e, prima dell 'utilizzo , è lasciata per alcune ore a temperatura ambiente, compresa tra 18°C e 20°C, in modo da ridurre la sua viscosità e favorire così la successiva fase di iniezione.

Così facendo, la sospensione è pronta ad essere iniettata, per mezzo ad esempio di una pipetta graduata, in uno stampo tubolare realizzato, ad esempio, in PVC (polivinilcloruro) o silicone.

Questo stampo tubolare viene successivamente sigillato ed inserito in un supporto cilindrico comprendente un corpo cilindrico avvitato con un'estremità ad una base. Il supporto cilindrico è in rame o in materiale ad analoga conducibilità termica ed è necessario per l'aggancio verticale ad un rotore.

Detto rotore sottopone lo stampo tubolare e la sospensione acquosa di collagene in esso contenuta ad una rotazione, attorno ad un determinato asse di rotazione, ad una velocità ed un tempo prestabiliti al fine di causare un fenomeno di sedimentazione del collagene sulle pareti dello stampo producendo così la desiderata geometria interna della struttura del rivestimento esterno 2 .

Al fine di ottenere un rivestimento esterno 2 che si sviluppa lungo l'asse longitudinale 29, quest'ultimo viene fatto coincidere con l'asse di rotazione dello stampo. In particolar modo, regolando la velocità di rotazione del rotore si regola il diametro interno del rivestimento esterno 2.

Il fatto che il collagene sia in una sospensione acquosa e, quindi, il fatto di avere componenti di densità sufficientemente diversa, permette la completa rimozione del collagene dalla porzione che circonda l'asse di rotazione dello stampo, realizzando così una struttura tubolare cava .

Più dettagliatamente, lo stampo tubolare, contenente la sospensione acquosa di collagene, ancora sotto rotazione viene immersa in un bagno di azoto liquido e congelata per un tempo prestabilito al termine del quale lo stampo è estratto da detto bagno e la rotazione viene arrestata .

Tale congelamento permette la creazione di cristalli di ghiaccio all'interno della struttura di collagene sedimentata i quali vengono successivamente rimossi mediante sublimazione ed essiccazione realizzando così la struttura porosa desiderata .

Per quanto concerne l'elemento di supporto 3, questo è ottenuto dalla fase di realizzazione 103 che comprende i passi riportati nel diagramma di flusso di figura 5.

Più dettagliamene, la fase di realizzazione 103 comprende una fase 8 nella quale avviene la preparazione della sospensione acquosa di collagene fibrillare di Tipo I, derivato ad esempio da pelle bovina e contenente un elevato contenuto di solido, ad esempio, pari al 3% in peso, dalla quale ottenere l'elemento di supporto 3 desiderato.

Successivamente, si passa alla fase 9 nella quale tale sospensione viene iniettata in uno stampo 11 realizzato, ad esempio, in PVC (polivinilcloruro) o silicone.

Con riferimento alla figura 6, vantaggiosamente, lo stampo 11 è costituito da un corpo 20 di forma sostanzialmente allungata lungo una direzione predeterminata 21 definente una cavità interna 22 con una sezione trasversale sostanzialmente a forma di lobo semiellittico corrispondentemente alla conformazione geometrica che dovrà avere l'elemento di supporto 3.

Più dettagliatamente, detto corpo 20 presenta un'unica apertura 23, collocata in corrispondenza di una sua estremità, attraverso la quale effettuare l'iniezione della sospensione acquosa di collagene.

Lo stampo 11 comprende, inoltre, un elemento di chiusura 24 accoppiabile con l'apertura 23 al fine di definire un volume interno chiuso.

Al fine di consentire una facilitata presa dello stampo 11, da parte opposta all'apertura 23 la base dello stampo 11 presenta una bordatura esterna 25 sporgente.

In seguito, lo stampo 11 è immerso per tutta la sua lunghezza, che preferibilmente è pari a 35 millimetri, in un contenitore contenente azoto liquido a velocità molto bassa, per esempio 0.1 mm/sec, seguendo una direzione parallela alla sua direzione principale 21.

Tale immersione permette che si sviluppi, lungo l'asse longitudinale 30 dell'elemento di supporto 3, un netto gradiente termico associato al trasporto di calore. In questo modo i cristalli, che si formano per solidificazione della sospensione acquosa di collagene, presentano una forma allungata nella direzione del trasporto di calore che coincide con la direzione di immersione .

Per trattare contemporaneamente più stampi e così ottimizzare la produttività della fase di realizzazione 103, si utilizza un apposito supporto 13 per una pluralità di stampi 11.

Con riferimento alla figura 7, il supporto 13, che consente l'immersione contemporanea di più stampi 11 in un contenitore di azoto liquido, presenta una struttura a gabbia di forma sostanzialmente parallelepipeda sulla cui faccia superiore 26 è definita una matrice di cavità 27 atte ad accogliere gli stampi 11.

Tali cavità 27, che sono definite anche sulla faccia inferiore 28 del supporto 13, hanno una conformazione geometrica tale da consentire l'inserimento degli stampi 11 ed il loro mantenimento nella posizione corretta per evitare spostamenti accidentali nel piano perpendicolare alla direzione di inserimento.

La fase di immersione avviene preferibilmente in controllo di velocità in modo tale da consentire lo sviluppo desiderato di un gradiente termico sostanzialmente lungo detta direzione predeterminata e per la formazione di cristalli di ghiaccio all'interno della sospensione acquosa di collagene. Tale controllo di velocità consiste sostanzialmente nel controllare la velocità di immersione dello stampo 11 nel bagno di azoto liquido .

A tale scopo, il controllo di velocità è finalizzato a mantenere una velocità di immersione sostanzialmente costante e preferibilmente pari a 0 ,1 mm/sec.

Una volta estratto lo stampo 11 dal bagno di azoto liquido, dopo un tempo sufficiente ad ottenere il congelamento della sospensione acquosa di collagene lungo tutta la lunghezza dello stampo 11, questo viene introdotto in un liofilizzatore in cui ha luogo la fase di pre-sublimazione 13.

In questa fase, lo stampo 11 è mantenuto ad una temperatura predefinita preferibilmente pari a 40°C per un tempo prestabilito pari a 1 ora.

Successivamente, sempre all'interno del liof ilizzatore avviene la fase di sublimazione 14 in cui prima avviene l'abbassamento della pressione interna del liofilizzatore ad un valore prestabilito preferibilmente pari a 200 mTorr con il mantenimento della temperatura preferibilmente pari a -40°C e poi, una volta raggiunto detto valore di pressione, avviene l'innalzamento della temperatura interna del liofilizzatore ad un valore prestabilito preferibilmente pari a 0°C. Lo stampo 11 è mantenuto a detta temperatura per un tempo prestabilito preferibilmente pari a 17 ore per poi innalzare la temperatura interna del liofilizzatore ad un valore prestabilito preferibilmente pari a 20°C e sciogliere i cristalli precedentemente ottenuti.

Successivamente, una volta insufflata aria all'interno del liofilizzatore per il ripristino della pressione atmosferica al suo interno, lo stampo 11 è estratto dal liofilizzatore .

Nella fase seguente di estrazione 15, l'elemento di supporto 3, così ottenuto al termine della fase di sublimazione 14, viene rimosso dallo stampo 11 stesso.

Infine nella fase 16, l'elemento di supporto 3 viene posizionato in un essiccatore per la sua essiccazione .

Le fasi 14 e 16 servono a rimuovere la componente acquosa congelata durante la fase di immersione 12, al fine di ottenere la struttura porosa desiderata dell'elemento di supporto 3.

Preferibilmente, l'elemento di supporto 3 così ottenuto può subire una fase di stabilizzazione 17 con lo scopo di diminuire la velocità di degradazione quando impiantato.

Questa fase di stabilizzazione 17 avviene per mezzo di un trattamento di reticolazione che agisce sulla densità dei legami di reticolazione esistenti tra le macromolecole del collagene.

Più specificatamente, una delle procedure utilizzate può essere il DeHydroThermal Cross -Linking (DHT), il quale è un trattamento di reticolazione fisica che non prevede l'utilizzo di agenti reticolanti ed, in particolare, viene condotto in stufa da vuoto per un tempo variabile da 24 a 48 ore ad una temperatura preferibilmente pari a 121°C con una pressione preferibilmente pari a 100 mTorr. Altre procedure di reticolazione possono includere l'utilizzo di carbodiimmide , vapori di formaldeide, da sole o unitamente al DHT .

Infine, vantaggiosamente, l'elemento di supporto 3 subisce una fase di sterilizzazione 18 a calore a secco che permette di non danneggiare e degradare l'integrità strutturale dell'elemento di supporto 3. Questo trattamento di sterilizzazione con calore a secco (Dry-Heat Sterilization, DHS) è preferibilmente condotto in una stufa da vuoto in condizioni standard ossia per un tempo preferibilmente pari a 2 ore e ad una temperatura preferibilmente pari a 160°C.

Il rivestimento esterno 2, la cui realizzazione può comprendere delle fasi analoghe alle fasi di stabilizzazione 17 e di sterilizzazione 18, e l'elemento di supporto 3 sono realizzati con due processi indipendenti e solo al momento dell'impianto vengono assemblati insieme inserendo almeno un elemento di supporto 3 dentro il rivestimento esterno 2.

Come già detto, l'operazione di assemblaggio ed inserimento 103 può comportare una deformazione del rivestimento esterno 2.

Dovendo simulare l'architettura del midollo spinale, durante la fase di inserimento 103 due elementi di supporto 3 sono inseriti all'interno del rivestimento esterno 2 con la funzione di facilitare la ricrescita assonale dei lobi destro e sinistro del midollo spinale lesionato, fornendo agli assoni un adeguato supporto fisico e chemotattico .

Si è in pratica constatato come il dispositivo secondo il trovato assolva pienamente il compito prefissato in quanto il dispositivo di rigenerazione permette la facilitazione della ricrescita biologica del tessuto biologico.

In particolare, nelle applicazioni di rigenerazione del midollo spinale, il dispositivo di rigenerazione, prevedendo due elementi di supporto 3 che si sviluppano sostanzialmente parallelamente tra loro e lungo l'asse longitudinale del rivestimento esterno e che presentano ciascuno una sezione trasversale a forma di lobo semiellittico, è in grado di simulare l'architettura interna del midollo spinale costituita da due lobi, destro e sinistro, di materia grigia.

Inoltre il fatto che il rivestimento esterno presenti, una volta impiantato, una sezione trasversale sostanzialmente a forma di ovale permette di contenere due elementi di supporto e soprattutto di riprodurre la forma esterna della materia bianca del midollo spinale sul quale impiantare il dispositivo di rigenerazione.

Ulteriormente, il fatto che la parete esterna del rivestimento esterno sia dotata di una più alta densità relativa di collagene e che presenti una ridotta dimensione media dei pori, la rende una regione permeabile alle proteine ed impermeabile alle cellule.

Non trascurabile è anche il fatto che la parete interna del rivestimento esterno , presentando una minore densità relativa di collagene ed una maggiore dimensione media dei pori, permette di costituire una regione permeabile alle cellule presenti all'interno della cavità del rivestimento esterno.

Ancora, il fatto che i pori della parete interna siano orientati in direzione sostanzialmente radiale rispetto all'asse longitudinale del rivestimento esterno permette una migrazione cellulare preferenziale dalla cavità del rivestimento esterno in direzione della parete esterna attraverso la quale invece è bloccato l'ingresso alle cellule dall'esterno.

Inoltre, il fatto che i pori dell'elemento di supporto siano orientati sostanzialmente longitudinalmente rispetto all'asse longitudinale del rivestimento esterno favorisce la rigenerazione del tessuto biologico all'interno degli stessi pori dove è applicato il dispositivo di rigenerazione e, in particolare per applicazione relative al midollo spinale, serve a sostenere la crescita assiale degli assoni e dei canali di cellule di Schwann del midollo spinale. Ancora, il fatto che lo stampo dell'elemento di supporto sia costituito da un corpo di forma sostanzialmente allungata lungo una direzione predeterminata e definente una cavità interna con una sezione trasversale sostanzialmente a forma di lobo semiellittico, definisce la conformazione geometrica ideale che dovrà avere l'elemento di supporto .

Ulteriormente, il controllo della velocità di immersione permette lo sviluppo, lungo l'asse longitudinale dell'elemento di supporto, di un netto gradiente termico associato al trasporto di calore e fa si che i cristalli che si formano per solidificazione della sospensione acquosa di collagene presentino una forma allungata nella direzione del trasporto di calore che coincide con la direzione di immersione.

Non ultimo il fatto che l'elemento di supporto ottenuto subisca una fase di stabilizzazione permette di diminuire la velocità di degradazione dell'elemento di supporto in vivo aumentando la densità dei legami di reticolazione esistenti tra le macromolecole del collagene. Tale velocità di bioassorbimento in vivo può essere opportunamente variata variando il grado di reticolazione del polimero costituente lo scaffold (e.g. il collagene) . Tali variazioni del grado di reticolazione possono essere effettuate variando tecnica di reticolazione (e.g. DHT, carbodiimmide, formaldeide) e/o tempo e temperatura del processo di stabilizzazione.

Non ultimo ancora, è il fatto che l'elemento di supporto subisca una fase di sterilizzazione a calore secco, permette di evitare il danneggiamento e la degradazione delle proprietà chimiche e fisiche dell'elemento di supporto.

Infine, il fatto che il rivestimento esterno e l'elemento di supporto siano realizzati con due processi indipendenti permette di avere due strutture con caratteristiche e proprietà diverse tra loro e, considerando il fatto che solo al momento dell'impianto vengono assemblati insieme inserendo almeno un elemento di supporto dentro il rivestimento esterno, permette di ottenere un dispositivo di rigenerazione che può essere utilizzato per la rigenerazione di tessuti costituiti da più parti con diverse esigenze e caratteristiche di ricrescita.

Benché il dispositivo secondo il trovato sia stato concepito in particolare per contenere due elementi di supporto, potrà comunque essere concepito per contenere un solo elemento di supporto o più di due elementi di supporto, a seconda delle esigenze e del tipo di nervo sul quale il prodotto dovrà essere applicato.

Ancora, nonostante l'elemento di supporto sia stato concepito come avente una sezione trasversale sostanzialmente di forma semiellittica, potrà comunque avere sezioni trasversali di altra forma.

Infine, benché il dispositivo 'secondo il trovato sia stato concepito in particolare per applicazioni di rigenerazione del midollo spinale, potrà comunque essere utilizzato, più generalmente, per la rigenerazione di nervi periferici, tendini, ossa, cartilagini, vasi, e così via.

Il dispositivo di rigenerazione ed il relativo metodo di realizzazione, così concepiti, sono suscettibili di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti .

Inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti .

In pratica, i materiali impiegati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1. Metodo di realizzazione (100) di un dispositivo (1) di rigenerazione di tessuti biologici, particolarmente per la rigenerazione di tessuti appartenenti al sistema nervoso centrale, caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di : - iniezione (9) di una sospensione acquosa di collagene in uno stampo (11) definente una cavità (22) di forma sostanzialmente allungata lungo una direzione predeterminata (21), - immersione (12) in un bagno di azoto liquido di detto stampo (11), contenente detta sospensione acquosa di collagene, lungo detta direzione preferita (21) per il congelamento di detta sospensione acquosa dì collagene, - sublimazione (14) di detta sospensione acquosa di collagene contenuta in detto stampo (11) , - estrazione (15) da detto stampo dell'elemento di supporto (3) per la rigenerazione di tessuti biologici come ottenuto al termine di detta fase di sublimazione, - essiccazione (16) di detto elemento di supporto (3) .
2. Metodo di realizzazione, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto cavità interna (22) presenta una sezione trasversale sostanzialmente a forma di lobo semiellittico.
3. Metodo di realizzazione, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta fase di immersione (9) comprende un controllo della velocità di immersione dì detto stampo (11) in detto bagno di azoto liquido per lo sviluppo di un gradiente termico sostanzialmente lungo detta direzione predeterminata (21) e per la formazione di cristalli di ghiaccio all'interno di detta sospensione acquosa di collagene.
4. Metodo di realizzazione, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che, in detta fase di immersione (9), detta velocità di immersione di detto stampo (11) contenente detta sospensione acquosa di collagene in detto bagno di azoto liquido è preferibilmente pari a 0,1 mm/sec.
5. Metodo di realizzazione, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di presublimazione (13) di detta sospensione di collagene contenuta in detto stampo (11) in un liof ilizzatore ad una temperatura predefinita preferibilmente pari a -40°C e per un tempo prestabilito preferibilmente pari a 1 ora, detta fase di pre -sublimazione (13) essendo effettuata tra detta fase di immersione (12) e detta fase di sublimazione (14).
6. Metodo di realizzazione, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta fase di sublimazione (14) comprende : - abbassamento della pressione interna di un liof ilizzatore contenente detta soluzione acquosa ad un valore prestabilito preferibilmente pari a 200 mTorr con il mantenimento di detta temperatura preferibilmente pari a -40°C, - innalzamento della temperatura interna di detto liofilizzatore ad un valore prestabilito preferibilmente pari a 0°C, - mantenimento di detta temperatura interna per un tempo prestabilito preferibilmente pari a 17 ore, - innalzamento della temperatura interna di detto liofilizzatore ad un valore prestabilito preferibilmente pari a 20°C, - insufflazione di aria all'interno di detto liof ilizzatore e ripristino della pressione atmosferica all'interno di detto liofilizzatore .
7. Metodo di realizzazione, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di stabilizzazione (17) di detto elemento di supporto (3) per la diminuzione della velocità di degradazione di detto elemento di supporto (3) in vivo per mezzo di un trattamento di reticolazione, detta fase di stabilizzazione (17) essendo effettuata successivamente a detta fase di essiccazione (16).
8. Metodo di realizzazione, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di sterilizzazione (18) con calore a secco di detto elemento di supporto (3).
9. Metodo di realizzazione, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di inserimento (103) di almeno un detto elemento di supporto (3) in un rivestimento esterno (2) a base di materiale biocompatibile e di forma sostanzialmente tubolare per l'ottenimento di un dispositivo di rigenerazione (1) di tessuti biologici interponibile tra le estremità da rigenerare.
10. Metodo di realizzazione, secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di inserimento (103) di due elementi di supporti (3) in un rivestimento esterno (2) a base di materiale biocompatibile e di forma sostanzialmente tubolare per l'ottenimento di un dispositivo di rigenerazione (1) di tessuti biologici appartenenti al midollo spinale, interponibile tra le estremità da rigenerare .
11. Elemento di supporto (3) per la rigenerazione di tessuti biologici, particolarmente per la rigenerazione di tessuti appartenenti al sistema nervoso centrale, ottenibile da un metodo di realizzaziojie (102) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti.
12. Elemento di supporto (3), secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto di presentare una conformazione allungata secondo un asse preferito (30) con una sezione trasversale sostanzialmente di forma semiellittica.
13. Elemento di supporto (3), secondo una o più delle rivendicazioni 11 e 12, caratterizzato dal fatto di presentare una porosità strutturale controllata con i pori orientati sostanzialmente longitudinalmente rispetto al suo asse preferito (30) per consentire la crescita del tessuto biologico all'interno di detti pori.
14. Elemento di supporto (3), secondo una o più delle rivendicazioni da 11 a 13, caratterizzato dal fatto di essere a base di collagene con aggiunte di almeno uno tra f ibronettina, acido ialuronico elastina e fibrina.
15. Dispositivo di rigenerazione (1) di tessuti biologici, particolarmente per la rigenerazione di tessuti appartenenti al sistema nervoso centrale, ottenibile da un metodo di realizzazione secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 10.
16. Dispositivo di rigenerazione (1), secondo la rivendicazione 15, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un elemento di supporto (3), secondo una o più delle rivendicazione precedenti da 11 a 14, alloggiato internamente ad un rivestimento esterno (2) a base di collagene di forma sostanzialmente tubolare.
17. Dispositivo di rigenerazione (1), secondo la rivendicazione 15, caratterizzato dal fatto di comprendere due elementi di supporto (3), secondo una o più delle rivendicazione da 11 a 14, alloggiati internamente ad un rivestimento esterno (2) a base di collagene di forma sostanzialmente tubolare e sostanzialmente paralleli tra loro lungo l'asse longitudinale (29) di detto rivestimento esterno (2).
18. Dispositivo di rigenerazione, secondo la rivendicazione 16 o 17, caratterizzato dal fatto che detto rivestimento esterno (2) presenta una porosità strutturale con i pori orientati sostanzialmente radialmente rispetto al suo asse longitudinale (29) per consentire la crescita del tessuto biologico all'interno di detti pori.