Le lesioni tendinee richiedono spesso un trattamento chirurgico e, nonostante i recenti progressi della chirurgia ortopedica, danno risultati non ottimali e presentano il rischio di colonizzazione microbica, poiché i dispositivi utilizzati potrebbero innescare infezioni legate al biomateriale e alla formazione di biofilm.
Inoltre, i tendini guariti tendono a formare un tessuto cicatriziale con proprietà meccaniche diverse rispetto a quelli sani e sono soggetti a nuove lesioni a causa della mancanza di complessità del tessuto nativo.
Poiché i tendini sono trasmettitori di forza e tessuti meccanoresponsivi, le cellule all'interno dei tessuti tendinei percepiscono un microambiente complesso, in cui sia le indicazioni ambientali che la meccanotrasduzione cellulare sono fondamentali per le diverse risposte cellulari, come apoptosi, proliferazione, migrazione e differenziazione.
Recentemente, i materiali biomeccano-reattivi stanno emergendo nell'ingegneria dei tessuti tendinei. La sinergia tra i biomateriali reattivi agli stimoli e gli stimoli meccanici sembra fondamentale come spunto tenoinduttivo per potenziare la guarigione dei tendini. Da questo punto di vista, dispositivi medici magneto-responsivi (come sostituti del tendine) e la magnetoterapia dovrebbero servire come mediatori di meccanotrasduzione per migliorare la rigenerazione dei tendini.
Lo scopo del progetto è la progettazione e lo sviluppo di scaffold 3D biomeccanicamente reattivi in grado di migliorare la riparazione o la ricostruzione chirurgica di tendini e legamenti. I polimeri termoplastici (poliuretano e poliacrilciano) saranno associati a condroitina solfato per ottenere un lento riassorbimento (degradazione) che garantisca agli scaffold di sostenere il carico meccanico fino al completamento della rigenerazione del nuovo tessuto.
Le impalcature liofilizzate (simili a spugne) o elettrofilate saranno associate con nanomateriali magnetici di ossido di ferro per ottenere una struttura gerarchica, sensibile alla magnetoterapia. L'attivazione dei nanomateriali di ossido di Fe dovrebbe agire come mediatore della meccanotrasduzione per fornire a distanza la stimolazione meccanica direttamente alle cellule. Questo dovrebbe potenziare la guarigione del tendine ottenendo spunti tenoinduttivi. Le nanoparticelle di magnetite, il punto di riferimento, e le idrotalciti di Fe-Mg saranno confrontate per valutare l'efficacia e la sicurezza in vitro delle nanoparticelle di magnetite.
Gli scaffold 3D saranno prodotti utilizzando sia la liofilizzazione che l'elettrofilatura, tecniche ben note per ottenere scaffold gerarchicamente strutturati per l'ingegneria tissutale. I due approcci consentiranno di produrre strutture diverse. La matrice simile a una spugna sarà una struttura interconnessa con pori, mentre gli scaffold nanofibrosi saranno costituiti da fibre aggrovigliate con una certa porosità. Considerando questi elementi, la stimolazione meccanica potrebbe essere trasmessa in modo diverso alle cellule circostanti e a quelle infiltrate, a seconda della rigidità della struttura. Inoltre, si prenderanno in considerazione la riproducibilità e la robustezza della procedura di produzione e l'identificazione degli attributi di qualità per assicurare la riproducibilità dello scaffold.