La gestione delle ferite rappresenta attualmente una preoccupazione crescente per i sistemi sanitari. Le ferite croniche non guaribili, particolarmente diffuse nei pazienti diabetici, possono portare a gravi conseguenze, inclusi amputazioni e decessi. Il processo di guarigione delle ferite è complesso e coinvolge numerose interazioni tra cellule, fattori di secrezione e matrici extracellulari (ECM) attraverso diverse fasi: essudativa, riassorbibile, proliferativa e rigenerativa. Nonostante i progressi nella medicina rigenerativa, permane l'urgente necessità di sviluppare biomateriali più efficaci per la cura delle ferite. È in questo contesto che la fibroina della seta sta emergendo come una soluzione promettente.
La fibroina della seta, il gioiello biologico
Il bozzolo del baco da seta è un materiale composito biologico con una struttura gerarchica composta da fibre di seta in una matrice di sericina. Durante la metamorfosi da larva a falena, il baco Bombyx mori produce e fila una grande quantità di seta utilizzando ghiandole specifiche. Gli ecologi ritengono che questa struttura si sia evoluta nel corso di milioni di anni per ottimizzare la protezione delle pupe del baco da seta dagli attacchi di animali e batteri e dalle condizioni ambientali avverse. La fibroina della seta (SF) è una proteina derivata dal Bombyx mori domestico che ha dimostrato caratteristiche interessanti per applicazioni tessili, di rilascio farmacologico, imaging e ingegneria tissutale. È anche un materiale approvato dalla Food and Drug Administration (FDA) per alcune applicazioni biomediche.
Proprietà uniche per la guarigione delle ferite
Le proprietà meccaniche della fibroina della seta sono principalmente associate alle interazioni all'interno dei suoi blocchi costitutivi. La fibroina è composta principalmente da cristalliti β-sheet idrofobici e domini amorfi idrofili. I domini cristalliti sono composti da polipeptidi a catena pesante e leggera, contenenti prevalentemente gli aminoacidi glicina (Gly) e alanina (Ala); i legami idrogeno forniscono una disposizione anti-parallela β-sheets mantenendo le catene adiacenti.
Questa proteina naturale multi-dominio ha dimostrato una superiore elasticità e biocompatibilità, unita a una biodegradabilità versatile e un'eccellente processabilità. La sua stabilità termica, che raggiunge circa 250°C, la rende particolarmente resistente. Inoltre, si distingue per la sua robustezza strutturale con una maggiore resilienza contro cambiamenti di temperatura, umidità e pH rispetto ad altri biopolimeri, caratteristiche che la rendono ideale per applicazioni biomediche in ambienti fisiologici variabili.
Applicazioni nella guarigione delle ferite
Sotto forma di idrogel, spugna, film o nanofibra elettrofilata, la fibroina della seta ha dimostrato eccellenti proprietà come biomateriale per medicazioni. La sua capacità di mantenere un ambiente umido e garantire la permeabilità ai gas crea condizioni ottimali per la guarigione. Allo stesso tempo, favorisce significativamente la crescita cellulare, la proliferazione e la migrazione di diverse linee cellulari coinvolte nelle varie fasi del processo di guarigione delle ferite, accelerando i naturali meccanismi riparativi dell'organismo. Le matrici di fibroina accelerano l'adesione cellulare, la contrazione della ferita, la riepitelizzazione, l'angiogenesi e la formazione di collagene. Negli studi in vitro e in vivo sulla guarigione delle ferite, i biomateriali a base di SF hanno dimostrato una buona adesione cellulare e proliferazione dei fibroblasti, con una migliore neovascolarizzazione, guarigione più rapida e migliore dei tessuti.
Evidenze sperimentali
Su ferite cutanee generate sul dorso di conigli della Nuova Zelanda, i film sol-gel di fibroina della seta hanno dimostrato una migliore guarigione delle ferite rispetto alle medicazioni standard. L'analisi istologica ha rivelato una ricostruzione di successo dell'epidermide. Dopo 10 giorni di trattamento con biomateriali di fibroina, le dimensioni della ferita si sono ridotte a circa il 30%, e ulteriormente ridotte a circa l'11% dopo 15 giorni, mentre nei campioni di controllo risultavano rispettivamente circa 52% e 49%.
La fibroina sembra anche giocare un ruolo nella soppressione dell'aumento delle citochine proinfiammatorie durante la fase di infiammazione della ferita, con un conseguente effetto protettivo su cellule e tessuti durante il processo di guarigione. L'inattivazione della via apoptotica insieme alla migrazione cellulare stimolata sono altri effetti attribuiti alla fibroina della seta.
Il futuro della seta in medicina
Il numero crescente di pubblicazioni dedicate all'applicazione della fibroina della seta in diversi campi dell'ingegneria tissutale dimostra l'interesse crescente della ricerca scientifica verso questo biomateriale. Per promuovere la rigenerazione funzionale dei tessuti, un biomateriale dovrebbe supportare e promuovere le funzioni biologiche, rispondendo adeguatamente alle esigenze specifiche dei diversi tessuti - e la fibroina sta dimostrando di avere tutte le carte in regola per questo scopo.
La natura ci offre ancora una volta una soluzione elegante a una sfida medica complessa, ricordandoci che a volte le risposte più innovative si trovano proprio nelle strutture biologiche che ci circondano.
