Il campo della medicina rigenerativa mira a riparare, rigenerare o ricostruire tessuti e organi danneggiati per ristabilire la corretta struttura e funzione. L’aumento della longevità e i miglioramenti nei metodi diagnostici hanno portato a crescenti esigenze mediche che non possono essere completamente soddisfatte con i trattamenti tradizionali. Di conseguenza, i medici sono continuamente alla ricerca di nuove strategie terapeutiche per rispondere a queste esigenze mediche insoddisfatte e migliorare il profilo clinico e la qualità della vita dei pazienti. Lo studio dei meccanismi molecolari e dei processi biologici a livello cellulare è fondamentale per accrescere la comprensione delle strategie della medicina rigenerativa e per trasferire nuove soluzioni dalla ricerca alla pratica clinica. Questa tesi si propone di offrire nuove prospettive sui dispositivi biomedici a emissione d’onda, sui biomateriali e sulle vescicole extracellulari, tutti elementi chiave della medicina rigenerativa. Utilizzando diverse tecniche di analisi, tra cui la microscopia a fluorescenza e l’analisi dell’espressione genica, ho indagato il contributo dei dispositivi biomedici a emissione d’onda, dei biomateriali e delle vescicole extracellulari nei processi di rigenerazione e riparazione, nonché la loro influenza sulle cellule riceventi. I dispositivi biomedici a emissione d’onda si sono dimostrati strumenti promettenti per il trattamento delle ulcere del piede diabetico e della stenosi aortica. Un biomateriale a base polimerica, associato a cellule staminali mesenchimali, è stato identificato come una potenziale soluzione per la riparazione del tessuto addominale. Le vescicole extracellulari, isolate da diverse linee cellulari coltivate in una varietà di condizioni, hanno influenzato in modo differente le cellule riceventi e i loro processi cellulari, grazie al loro specifico contenuto di proteine e miRNA. Complessivamente, questa tesi evidenzia la versatilità delle strategie della medicina rigenerativa e la loro applicabilità in molteplici ambiti medici. I risultati confermano il ruolo benefico dei dispositivi biomedici a emissione d’onda, dei biomateriali e delle vescicole extracellulari nella rigenerazione e riparazione cellulare, offrendo soluzioni innovative per il trattamento di condizioni complesse.
The field of regenerative medicine aims to repair, regenerate, or reconstruct damaged tissues and organs to reestablish their proper structure and function. Longer lifespan and improved diagnostic methods have led to growing medical needs that cannot be fully addressed with traditional medical treatments. As a result, clinicians are continuously seeking new therapeutic strategies to address these unmet medical needs and improve patients’ clinical profile and quality of life. Studying molecular mechanisms and biological processes at the cellular level is crucial for advancing the understanding of regenerative medicine strategies and for translating new solutions from bench to bedside. This thesis aims to provide new perspectives into wave-emitting biomedical devices, biomaterials, and extracellular vesicles – all part of the regenerative medicine toolkit. Using various readout techniques, including fluorescence microscopy and gene expression analysis, I investigated the contribution of wave-emitting biomedical devices, biomaterials, and extracellular vesicles to regeneration and repair processes, and their influence on recipient cells. Wave-emitting biomedical devices proved to be promising tools for treating diabetic foot ulcers and aortic stenosis. A polymer- based biomaterial coupled with mesenchymal stem cells was identified as a potential solution for abdominal tissue repair. Extracellular vesicles isolated from different cell lines cultured under a variety of conditions differently impacted recipient cells and influenced their cellular processes, thanks to their specific content of proteins and miRNAs. Overall, this thesis highlights the versatility of regenerative medicine strategies and their applicability across multiple medical fields. Results confirm the beneficial roles of wave-emitting biomedical devices, biomaterials, and extracellular vesicles in cellular regeneration and repair, offering innovative solutions for treating complex conditions.
ADVANCED TECHNOLOGIES IN REGENERATIVE MEDICINE: EXPLORING NOVEL SOLUTIONS FOR TISSUE REGENERATION AND REPAIR
ZANOLLA, ILARIA
2025
Abstract
Il campo della medicina rigenerativa mira a riparare, rigenerare o ricostruire tessuti e organi danneggiati per ristabilire la corretta struttura e funzione. L’aumento della longevità e i miglioramenti nei metodi diagnostici hanno portato a crescenti esigenze mediche che non possono essere completamente soddisfatte con i trattamenti tradizionali. Di conseguenza, i medici sono continuamente alla ricerca di nuove strategie terapeutiche per rispondere a queste esigenze mediche insoddisfatte e migliorare il profilo clinico e la qualità della vita dei pazienti. Lo studio dei meccanismi molecolari e dei processi biologici a livello cellulare è fondamentale per accrescere la comprensione delle strategie della medicina rigenerativa e per trasferire nuove soluzioni dalla ricerca alla pratica clinica. Questa tesi si propone di offrire nuove prospettive sui dispositivi biomedici a emissione d’onda, sui biomateriali e sulle vescicole extracellulari, tutti elementi chiave della medicina rigenerativa. Utilizzando diverse tecniche di analisi, tra cui la microscopia a fluorescenza e l’analisi dell’espressione genica, ho indagato il contributo dei dispositivi biomedici a emissione d’onda, dei biomateriali e delle vescicole extracellulari nei processi di rigenerazione e riparazione, nonché la loro influenza sulle cellule riceventi. I dispositivi biomedici a emissione d’onda si sono dimostrati strumenti promettenti per il trattamento delle ulcere del piede diabetico e della stenosi aortica. Un biomateriale a base polimerica, associato a cellule staminali mesenchimali, è stato identificato come una potenziale soluzione per la riparazione del tessuto addominale. Le vescicole extracellulari, isolate da diverse linee cellulari coltivate in una varietà di condizioni, hanno influenzato in modo differente le cellule riceventi e i loro processi cellulari, grazie al loro specifico contenuto di proteine e miRNA. Complessivamente, questa tesi evidenzia la versatilità delle strategie della medicina rigenerativa e la loro applicabilità in molteplici ambiti medici. I risultati confermano il ruolo benefico dei dispositivi biomedici a emissione d’onda, dei biomateriali e delle vescicole extracellulari nella rigenerazione e riparazione cellulare, offrendo soluzioni innovative per il trattamento di condizioni complesse.I documenti in SFERA sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
