Nascere prima del tempo significa, tra le molte conseguenze fisiologiche, presentarsi al mondo con una pelle che non ha ancora completato la propria formazione. L'analisi istologica mostra che lo sviluppo epidermico si completa in utero intorno alla 34ª settimana di età gestazionale. I neonati che nascono prima di questa soglia presentano tassi elevati di perdita d'acqua transepidermica (TEWL) e di dispersione di calore transcutaneo, con conseguenti difficoltà nel mantenere l'omeostasi. Quello che per un bambino nato a termine è un involucro protettivo efficiente, nel prematuro è ancora un tessuto poroso, fragile, quasi trasparente, che fatica a svolgere le sue funzioni essenziali.
Nei neonati più immaturi, la barriera epidermica scarsamente sviluppata produce tre effetti principali: un'elevata perdita d'acqua transepidermica, un aumentato assorbimento percutaneo di sostanze esterne e una maggiore vulnerabilità ai traumi meccanici. Questi tre problemi si intrecciano in modo preoccupante nell'ambiente della terapia intensiva neonatale, dove la cute è continuamente esposta a elettrodi, cerotti, sonde, antisettici e ambienti a temperatura e umidità variabili. I neonati prematuri che trascorrono lunghi periodi in terapia intensiva neonatale sono particolarmente vulnerabili al cedimento cutaneo a causa della loro barriera epidermica immatura, e la loro cute è suscettibile alla TEWL in misura tale da richiedere emollienti altamente efficaci e tecniche di manipolazione delicate.
Il problema non si risolve rapidamente con la semplice crescita. Confrontando la cute toracica di 36 neonati prematuri con quella di 39 neonati a termine per due settimane, la TEWL è risultata significativamente più alta nei prematuri rispetto ai nati a termine, suggerendo che anche a 7-8 settimane dalla nascita l'integrità cutanea rimanga compromessa. Questo ritardo maturativo espone i bambini più fragili a un rischio prolungato di infezione, squilibrio idrico e danno termico, rendendo urgente la ricerca di soluzioni che suppliscano artificialmente a ciò che la biologia non ha ancora avuto il tempo di costruire.
Biocompatibilità e risposta immunitaria
Uno degli ostacoli storici all'uso clinico delle proteine della seta è stato il timore di una risposta immunitaria avversa. La ricerca degli ultimi decenni ha, però, affinato considerevolmente questo quadro. Fibroina e sericina, offrono caratteristiche attraenti, tra cui biocompatibilità, biodegradabilità regolabile, resistenza tensile controllabile, gestibilità in mezzi acquosi o organici, capacità di essere funzionalizzati e di incorporare farmaci, fattori di crescita e altre molecole bioattive, reazioni infiammatorie minime nell'ospite, ampia disponibilità e costi contenuti.
Per quanto riguarda la sericina in particolare, varie forme di materiali come nanoparticelle, idrogel, scaffold, spugne e film preparati da sericina non hanno mostrato marcate risposte immunitarie o reazioni infiammatorie, come la degranulazione dei mastociti. Una ragione importante per la bassa immunogenicità della sericina risiede nel suo ricco contenuto di aminoacidi idrofili. Inoltre, rispetto agli attuali materiali artificiali come l'acido polilattico o il polietilenglicole, i prodotti di degradazione della sericina e della fibroina sono piccoli aminoacidi molecolari, che presentano una risposta infiammatoria inferiore e una migliore biocompatibilità, mentre i prodotti di degradazione di materiali artificiali come l'acido polilattico producono una risposta infiammatoria evidente riducendo il pH dell'ambiente.
La fibroina purificata, ottenuta dopo la rimozione della sericina attraverso il processo di degommatura, è stata riconosciuta dalla FDA statunitense come biomateriale approvato per uso medico. Silk fibroin è un biomateriale approvato dalla FDA di importanza emergente nei campi della scienza rigenerativa e dell'ingegneria tissutale. Questo riconoscimento regolatorio è rilevante perché traccia un percorso di trasferimento clinico per applicazioni pediatriche e neonatali.
Proliferazione cellulare, guarigione e difesa antimicrobica
Le proteine della seta non si limitano a fare da inerte barriera fisica, ma interagiscono attivamente con le cellule del tessuto ospite, modulandone il comportamento in direzioni favorevoli alla rigenerazione. È stato dimostrato che la sericina stimola l'adesione e la proliferazione cellulare, facilitando la crescita delle cellule, nonché la differenziazione cellulare verso tipi cellulari specifici.
Dal punto di vista molecolare, la fibroina stimola l'espressione dei geni della via di segnalazione NF-κB, portando a una maggiore espressione di vimentina, fibronectina, ciclina D1 e VEGF. La SF stimola anche le vie MEK, PI3K e JNK, con conseguente aumento della migrazione cellulare. Questi meccanismi sono fondamentali nei processi di riparazione tessutale: il VEGF favorisce la neovascolarizzazione, la fibronectina promuove l'adesione cellulare e la migrazione dei cheratinociti, e la ciclina D1 regola il ciclo cellulare, accelerando la rigenerazione epidermica.
Sul fronte antimicrobico, sebbene la fibroina da sola non abbia attività antibatterica intrinseca significativa, i materiali compositi che la combinano con altri agenti mostrano risultati promettenti. La sericina possiede attività antiossidante e antimicrobica. Film di seta prodotti dall'intero bozzolo in soluzione CaCl?-etanolo-H?O hanno mostrato inibizione significativa verso Escherichia coli (23,1 mm) e Staphylococcus aureus (20,2 mm). Per i neonati prematuri, esposti a patogeni ospedalieri come Staphylococcus e Klebsiella in un contesto di NICU, questa proprietà ha un valore clinico diretto.
Un idrogel a base di carbossimetilcellulosa/sericina è risultato in grado di ridurre l'espressione di IL-1β, IL-6 e TNF-α, migliorando la risposta pro-infiammatoria nel sito di ferita. Modulare la risposta infiammatoria è particolarmente importante in una cute neonatale prematura, dove una risposta infiammatoria eccessiva o mal regolata può aggravare il danno tissutale già presente.
Le forme biomediche delle proteine della seta
Una delle ragioni che rendono le proteine della seta così adatte a essere trasformate in barriere cutanee artificiali è la loro straordinaria versatilità di processazione. La fibroina può essere utilizzata da sola o in combinazione con altri materiali in diverse forme di scaffold, come membrane nanofibre, idrogel, spugne o film, adattabili ad applicazioni specifiche.
I film sottili di fibroina — o di miscele fibroina/sericina — sono tra le formulazioni più studiate per applicazioni cutanee superficiali. Film di SF/SS ristrutturati sono risultati stabili, trasparenti, dotati di buone proprietà meccaniche, attività antibatterica e citocompatibilità, e possono quindi servire come candidati biomateriali adatti per applicazioni di rigenerazione cutanea. La trasparenza è una caratteristica non banale in ambito neonatale: permettere la visualizzazione diretta della cute sottostante senza rimuovere il presidio è essenziale per il monitoraggio continuo che caratterizza la terapia intensiva neonatale.
Gli idrogel a base di fibroina meritano una menzione particolare per la loro capacità di mantenere un microambiente umido e di rilasciare molecole bioattive in modo controllato. Fibroina e sericina offrono la capacità di essere funzionalizzate e di incorporare farmaci, fattori di crescita e altre molecole bioattive. In un contesto neonatale, questa proprietà potrebbe consentire l'incorporazione di fattori di crescita epidermici o di agenti antimicrobici a rilascio locale, riducendo la necessità di trattamenti sistemici con i loro effetti collaterali.
