In vitro and in vivo biological behavior of CDHA/OCP/β-TCP scaffold

The biological behavior of a new bioactive material composed of calcium-deficient hydroxyapatite, octacalcium phosphate, and beta-tricalcium phosphate was investigated by in vitro indirect and direct cytotoxicity, cell adhesion and proliferation tests, and by in vivo subcutaneous and bone implantation in rats. The results of the in vitro studies showed that the material is biocompatible and no cytotoxic. Slightly poorer initial cell adhesion and lower cell proliferation than in control was observed, which were attributed to the reactivity and roughness of the material surface, In vivo results showed that the material is biodegradable and bioactive in bone tissue, but only biocompatible and partially biodegradable in soft tissue.

Genistein reduces the noxious effects of in utero bisphenol A exposure on the rat prostate gland at weaning and in adulthood

Bisphenol A (BPA) is one hormonally active chemical with potential deleterious effects on reproductive organs, including breast and prostate. In contrast, genistein (GEN) is the major phytoestrogen of soy that presents potential protective effects against hormone-dependent cancers, including that of the prostate. Thus, pregnant Sprague-Dawley rats were treated with BPA at 25 or 250 μg/kg/day by gavage from gestational day (GD) 10-21 with or without dietary GEN at 250 mg/kg/chow (∼5.5 mg/kg/day). Then, male offspring from different litters were euthanized on post-natal day (PND) 21 and 180. At PND21, BPA 25 exposure induced early prostatic changes while dietary GEN attenuated some deleterious actions this xenoestrogen on epithelial cell proliferation levels, androgen receptor expression and prostatic architecture in male offspring. At PND180, a significant increase in incidence of prostatic multifocal inflammation/reactive hyperplasia and atypical hyperplasia were observed in male offspring from dams that received BPA 25. On the other hand, maternal GEN feeding attenuated some the adverse effects of BPA 25 on prostate disease at late-in-life. This way, the present findings point to preventive action of dietary GEN on deleterious effects of gestational BPA exposure in both early and late prostate development in offspring F1.

A new heterologous fibrin sealant as a scaffold to cartilage repair - experimental study and preliminary results

Autologous fibrin gel is commonly used as a scaffold for filling defects in articular cartilage. This biomaterial can also be used as a sealant to control small hemorrhages and is especially helpful in situations where tissue reparation capacity is limited. In particular, fibrin can act as a scaffold for various cell types because it can accommodate cell migration, differentiation, and proliferation. Despite knowledge of the advantages of this biomaterial and mastery of the techniques required for its application, the durability of several types of sealant at the site of injury remains questionable. Due to the importance of such data for evaluating the quality and efficiency of fibrin gel formulations on its use as a scaffold, this study sought to analyze the heterologous fibrin sealant developed from the venom of Crotalus durissus terrificus using studies in ovine experimental models. The fibrin gel developed from the venom of this snake was shown to act as a safe, stable, and durable scaffold for up to seven days, without causing adverse side effects. Fibrin gel produced from the venom of the Crotalus durissus terrificus snake possesses many clinical and surgical uses. It presents the potential to be used as a biomaterial to help repair skin lesions or control bleeding, and it may also be used as a scaffold when applied together with various cell types. The intralesional use of the fibrin gel from the venom of this snake may improve surgical and clinical treatments in addition to being inexpensive and adequately consistent, durable, and stable. The new heterologous fibrin sealant is a scaffold candidate to cartilage repair in this study.

Preparation and characterization of a bacterial cellulose/silk fibroin sponge scaffold for tissue regeneration

Bacterial cellulose (BC) and silk fibroin (SF) are natural biopolymers successfully applied in tissue engineering and biomedical fields. In this work nanocomposites based on BC and SF were prepared and characterized by scanning electron microscopy (SEM), infrared spectroscopy (FT-IR), X-ray diffraction (XRD) and thermogravimetric analysis (TGA). In addition, the investigation of cytocompatibility was done by MTT, XTT and Trypan Blue dye technique. Cellular adhesion and proliferation were detected additionally. The evaluation of genotoxicity was realized by micronucleus assay. In vitro tests showed that the material is non-cytotoxic or genotoxic. SEM images revealed a greater number of cells attached at the BC/SF:50% scaffold surface than the pure BC one, suggesting that the presence of fibroin improved cell attachment. This could be related to the SF amino acid sequence that acts as cell receptors facilitating cell adhesion and growth. Consequently, BC/SF:50% scaffolds configured an excellent option in bioengineering depicting its potential for tissue regeneration and cultivation of cells on nanocomposites.

Criptorquidia e exposição in utero ao di(n-butil)-ftalato e à acrilamida: avaliação morfológica do dano testicular

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Scaffold nanoestruturado utilizando-se celulose bacteriana/fosfatos de cálcio para regeneração óssea

Pós-graduação em Biotecnologia - IQ

Avaliação do desenvolvimento reprodutivo de ratas fêmeas expostas in utero e durante a lactação a fungicidas (individuais ou misturados)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Maternal LAMP/p55gagHIV-1 DNA Immunization Induces In Utero Priming and a Long-Lasting Immune Response in Vaccinated Neonates

Infants born to HIV-infected mothers are at high risk of becoming infected during gestation or the breastfeeding period. A search is thus warranted for vaccine formulations that will prevent mother-to-child HIV transmission. The LAMP/gag DNA chimeric vaccine encodes the HIV-1 p55gag fused to the lysosome-associated membrane protein-1 (LAMP-1) and has been shown to enhance anti-Gag antibody (Ab) and cellular immune responses in adult and neonatal mice; such a vaccine represents a new concept in antigen presentation. In this study, we evaluated the effect of LAMP/gag DNA immunization on neonates either before conception or during pregnancy. LAMP/gag immunization of BALB/c mice before conception by the intradermal route led to the transfer of anti-Gag IgG1 Ab through the placenta and via breastfeeding. Furthermore, there were an increased percentage of CD4+ CD25+ Foxp3+ T cells in the spleens of neonates. When offspring were immunized with LAMP/gag DNA, the anti-Gag Ab response and the Gag-specific IFN-gamma-secreting cells were decreased. Inhibition of anti-Gag Ab production and cellular responses were not observed six months after immunization, indicating that maternal immunization did not interfere with the long-lasting memory response in offspring. Injection of purified IgG in conjunction with LAMP/gag DNA immunization decreased humoral and cytotoxic T-cell responses. LAMP/gag DNA immunization by intradermal injection prior to conception promoted the transfer of Ab, leading to a diminished response to Gag without interfering with the development of anti-Gag T- and B-cell memory. Finally, we assessed responses after one intravenous injection of LAMP/gag DNA during the last five days of pregnancy. The intravenous injection led to in utero immunization. In conclusion, DNA vaccine enconding LAMP-1 with Gag and other HIV-1 antigens should be considered in the development of a protective vaccine for the maternal/fetal and newborn periods.

La matematica fuzzy nell'ingegneria dei materiali. Applicazioni alla durevolezza e alla conservazione dei materiali in opera nei siti archeologici

La ricerca presentata è un’ampia esplorazione delle possibili applicazioni di concetti, metodi e procedure della Fuzzy Logic all’Ingegneria dei Materiali. Tale nuovo approccio è giustificato dalla inadeguatezza dei risultati conseguiti con i soli metodi tradizionali riguardo alla reologia ed alla durabilità, all’utilizzo di dati di laboratorio nella progettazione e alla necessità di usare un linguaggio (informatizzabile) che consenta una valutazione congiunta degli aspetti tecnici, culturali, economici, paesaggistici della progettazione. – In particolare, la Fuzzy Logic permette di affrontare in modo razionale l’aleatorietà delle variabili e dei dati che, nel settore specifico dei materiali in opera nel costruito dei Beni Culturali, non possono essere trattati con i metodi statistici ordinari. – La scelta di concentrare l’attenzione su materiali e strutture in opera in siti archeologici discende non solo dall’interesse culturale ed economico connesso ai sempre più numerosi interventi in questo nuovo settore di pertinenza dell’Ingegneria dei Materiali, ma anche dal fatto che, in tali contesti, i termini della rappresentatività dei campionamenti, della complessità delle interazioni tra le variabili (fisiche e non), del tempo e quindi della durabilità sono evidenti ed esasperati. – Nell’ambito di questa ricerca si è anche condotto un ampio lavoro sperimentale di laboratorio per l’acquisizione dei dati utilizzati nelle procedure di modellazione fuzzy (fuzzy modeling). In tali situazioni si è operato secondo protocolli sperimentali standard: acquisizione della composizione mineralogica tramite diffrazione di raggi X (XRD), definizione della tessitura microstrutturale con osservazioni microscopiche (OM, SEM) e porosimetria tramite intrusione forzata di mercurio (MIP), determinazioni fisiche quali la velocità di propagazione degli ultrasuoni e rotoviscosimetria, misure tecnologiche di resistenza meccanica a compressione uniassiale, lavorabilità, ecc. – Nell’elaborazione dei dati e nella modellazione in termini fuzzy, la ricerca è articolata su tre livelli: a. quello dei singoli fenomeni chimico-fisici, di natura complessa, che non hanno trovato, a tutt’oggi, una trattazione soddisfacente e di generale consenso; le applicazioni riguardano la reologia delle dispersioni ad alto tenore di solido in acqua (calci, cementi, malte, calcestruzzi SCC), la correlazione della resistenza a compressione, la gelività dei materiali porosi ed alcuni aspetti della durabilità del calcestruzzo armato; b. quello della modellazione della durabilità dei materiali alla scala del sito archeologico; le applicazioni presentate riguardano i centri di cultura nuragica di Su Monte-Sorradile, GennaMaria-Villanovaforru e Is Paras-Isili; c. quello della scelta strategica costituita dalla selezione del miglior progetto di conservazione considerando gli aspetti connessi all’Ingegneria dei Materiali congiuntamente a quelli culturali, paesaggistici ed economici; le applicazioni hanno riguardato due importanti monumenti (Anfiteatro e Terme a Mare) del sito Romano di Nora-Pula.

Studio di biomateriali usati come scaffold per Tissue Engineering e loro caratterizzazione con tecniche spettroscopiche vibrazionali e di analisi termica

This research investigated someone of the main problems connected to the application of Tissue Engineering in the prosthetic field, in particular about the characterization of the scaffolding materials and biomimetic strategies adopted in order to promote the implant integration. The spectroscopic and thermal analysis techniques were usefully applied to characterize the chemico-physical properties of the materials such as – crystallinity; – relative composition in case of composite materials; – Structure and conformation of polymeric and peptidic chains; – mechanism and degradation rate; – Intramolecular and intermolecular interactions (hydrogen bonds, aliphatic interactions). This kind of information are of great importance in the comprehension of the interactions that scaffold undergoes when it is in contact with biological tissues; this information are fundamental to predict biodegradation mechanisms and to understand how chemico-physical properties change during the degradation process. In order to fully characterize biomaterials, this findings must be integrated by information relative to mechanical aspects and in vitro and in vivo behavior thanks to collaborations with biomedical engineers and biologists. This study was focussed on three different systems that correspond to three different strategies adopted in Tissue Engineering: biomimetic replica of fibrous 3-D structure of extracellular matrix (PCL-PLLA), incorporation of an apatitic phase similar to bone inorganic phase to promote biomineralization (PCL-HA), surface modification with synthetic oligopeptides that elicit the interaction with osteoblasts. The characterization of the PCL-PLLA composite underlined that the degradation started along PLLA fibres, which are more hydrophylic, and they serve as a guide for tissue regeneration. Moreover it was found that some cellular lines are more active in the colonization of the scaffold. In the PCL-HA composite, the weight ratio between the polymeric and the inorganic phase plays an essential role both in the degradation process and in the biomineralization of the material. The study of self-assembling peptides allowed to clarify the influence of primary structure on intermolecular and intermolecular interactions, that lead to the formation of the secondary structure and it was possible to find a new class of oligopeptides useful to functionalize materials surface. Among the analytical techniques used in this study, Raman vibrational spectroscopy played a major role, being non-destructive and non-invasive, two properties that make it suitable to degradation studies and to morphological characterization. Also micro-IR spectroscopy was useful in the comprehension of peptide structure on oxidized titanium: up to date this study was one of the first to employ this relatively new technique in the biomedical field.

Costruzione di uno scaffold vascolarizzato per la chirurgia ortopedica

Specific aims The aim is to improve the treatment of the bone losses at the metacarpal bones level (both diaphysis and epiphysis) combining microsurgery, tissue engineering and biomaterials, so to minimize the donor side morbidity and optimize healing and outcomes. Methods Pre-operative controlateral X-ray or 3-D CT to allow custom-made HA scaffolds. Cement as temporary spacer in acute lesion and monitoring of infective risks. Treatment of the bone loss recurring to pre-fabricated or custom-made HA scaffolds, adding platelet gel or growth factor OP1. Stable synthesis. Control group with auto/omografts. Outcome indices: % of bone-union; finger TAM, Kapandji, DASH score; NMR and Scintigraphy at 180 days for revascularisation and bio-substitution of the scaffold. Preliminary results The authors just treated 6 patients, 4 males and 2 females, with an average age of 38.5 yrs, affected by segmental bone losses at the hand and wrist, recurring to pre-fabricated not vascularised scaffolds. In all cases the synthesis was performed with angular stability plates and a stable synthesis achieved. All patients have been controlled at a mean follow-up of 10.5 months (from 2 to 16 ). In all case but one the bone-scaffold osteo-integration was achieved at an average of 38 days at the hand, and 46 days at the wrist. The outcome studies, according to the DASH score, finger TAM, and Kapandji, were good and excellent in 5 cases, poor in one.

La salute come promessa. Ingegneria genetica e biotecnologie fra biopolitica, diritto e criminalità

La tesi di dottorato di Carlo Antonio Gobbato prende in considerazione e sviluppa, secondo una prospettiva rigorosamente sociologica, i temi e i problemi che discendono dai progressi delle bioscienze e delle biotecnologie con particolare riferimento alla programmazione degli esseri umani con precise caratteristiche. Muovendo dalla riflessione di Jurgen Habermas sui caratteri della genetica liberale, sono stati, innanzi tutto, ripresi alcuni temi fondamentali della storia del pensiero politico e giuridico sviluppatisi in età moderna, considerando con particolare attenzione la ricostruzione epistemologica operata da Michel Foucault in merito alla nozione di biopolitica, ovvero sia al modo con cui si è cercato, a partire dal XVIII secolo, di razionalizzare i problemi posti dalla pratica governamentale nei confronti delle persone (pratiche concernenti la salute, il controllo sociale, l’igiene, la mortalità, le razze, ecc.). La biopolitica è una categoria gnoseologica di spiegazione dell’idea di sviluppo presente nell’età moderna, dove sono iscritti vari saperi e pratiche governamentali, risultando così un concetto storicamente determinato da costruzioni produttive e tecnologiche che consentono, oppure obbligano, la vita ad entrare nella storia. D’altra parte, la biopolitica non produce letteralmente la vita, ma interviene direttamente sulla vita consentendone le condizioni di mantenimento e sviluppo. Se la biopolitica ha determinato l’instaurazione del dominio della specie umana sulla materia inerte, la rivoluzione scientifica in atto, anche in ragione dell’intensità con cui procede lo sviluppo delle bioscienze e delle biotecnologie, sta determinando l’affermazione del dominio sulla materia vivente Il progressivo affrancamento delle bioscienze e delle biotecnologie dal sistema sociale e dal sotto sistema sanitario sta comportando un’intensa proliferazione legislativa e normativa di cui la bioetica è parte, assieme alla costituzione ed allo sviluppo di un polo di apparati tendenzialmente autonomo, anche in ragione delle grandi quantità di trasferimenti finanziari, pubblici e privati, specificatamente dedicati e del nuovo mercato dei brevetti sulla vita. Sono evidenti le preoccupazioni degli organismi internazionali e nazionali, ai loro massimi livelli, per un fenomeno emergente, reso possibile dai rapidi progressi delle bioscienze, che consente la messa a disposizione sul mercato globale di “prodotti” ricavati dal corpo umano impossibili da reperire se tali progressi non si fossero verificati. Si tratta di situazioni che formano una realtà giuridica, sociale e mercantile che sempre più le bioscienze contribuiscono, con i loro successi, a rappresentare e costruire, anche se una parte fondamentale nell’edificazione, cognitiva ed emozionale, di tali situazioni, che interagiscono direttamente con l’immaginario soggettivo e sociale, è costituita dal sistema dell’informazione, specializzata e non, che sta con intensità crescente offrendo notizie e riproduzioni, vere o verosimili, scientificamente fondate oppure solo al momento ipotizzate, ma poste e dibattute, che stanno oggettivamente alimentando nuove attese individuali e sociali in grado di generare propensioni e comportamenti verso “oggetti di consumo” non conosciuti solo fino a pochi anni fa. Propensioni e comportamenti che possono assumere, in ragione della velocità con cui si succedono le scoperte delle bioscienze e la frequenza con cui sono immessi nel mercato i prodotti biotecnologici (indipendentemente dalla loro vera o presunta efficacia), anche caratteri di effervescenza anomica, fino alla consumazione di atti gravemente delittuosi di cui la stessa cronaca e le inchieste giudiziarie che si stanno aprendo iniziano a dare conto. La tesi considera criticamente la nuova realtà che emerge dai progressi delle bioscienze e, dopo aver identificato nella semantica dell’immunità e nel dominio sul movimento del corpo gli orientamenti concettuali che forniscono il significato essenziale alla biopolitica di Foucault, cerca di definire secondo una prospettiva propriamente sociologica la linea di separazione fra le pratiche immunitarie ed altre pratiche che non possono essere fatte rientrare nelle prime o, anche, il limite del discorso di Foucault davanti alle questioni poste da Habermas ed inerenti la programmazione genetica degli esseri viventi. Le pratiche genetiche, infatti, non sono propriamente immunitarie e, anzi, la stessa logica discorsiva intorno al gene non ha carattere immunitario, anche se può apportare benefici immunitari. La logica del gene modifica la forma del corpo, è generativa e rigenerativa, può ammettere ed includere, ma anche negare, la semantica biopolitica, i suoi oggetti e i suoi nessi. Gli oggetti della biopolitica sono ogni giorno di più affiancati dagli oggetti di questa dimensione radicalmente originale, per significati e significanti, dimensione che, con un neologismo, si può definire polisgenetica, ovvero sia una pratica governamentale sui generis, con importanti riflessi sul piano socio – criminologico. L’ultima parte della tesi riporta i risultati di recenti ricerche sociologiche sulla percezione sociale dell’ingegneria genetica e delle biotecnologie, nonché presenta i risultati dell’elaborazione delle interviste effettuate per la tesi di ricerca.