The integration of bioactive functionalities into 3D-printable polymers represents a
frontier in the design of next-generation biomedical materials. This work presents a
multidisciplinary approach to the development of bio-functionalized filaments tailored for
additive manufacturing via materials extrusion (MEX), aiming at applications in
regenerative medicine and advanced scaffolding. In this talk we will explore the
conjugation of medical-grade and recycled polymers with biologically active peptides
derived from natural sources and biomass, as well as with hydrogel matrices. These biohybrid
composites are processed into printable filaments through optimized extrusion
protocols, ensuring structural homogeneity and preservation of bioactivity. In vitro assays
demonstrate the cytocombatibility and bioactivity of the printed constructs, highlighting
their potential to support cell adhesion and proliferation. Moreover, AI-powered molecular
modeling and AlphaFold-based simulations reveal promising interactions between the
embedded bio-peptides and selected human receptors, offering insights into their potential
mechanisms of action. This research underscores the potential of combining natural
biomolecules, sustainable polymers, and AI-driven design to create smart, functional
materials tailored for future biomedical applications.
Polimeri Bio-funzionalizzati e Stampabili in 3D per Applicazioni Biomediche
L’integrazione di funzionalità bioattive in polimeri stampabili in 3D rappresenta una
frontiera nella progettazione di materiali biomedici di nuova generazione. Questo lavoro
presenta un approccio multidisciplinare allo sviluppo di filamenti bio-funzionalizzati su
misura per la produzione additiva tramite estrusione di materiali (MEX), con l’obiettivo di
applicazioni nella medicina rigenerativa e nello scaffolding avanzato. In questa
presentazione esploreremo la coniugazione di polimeri di grado medicale e riciclato con
peptidi biologicamente attivi derivati da fonti naturali e biomassa, nonché con matrici di
hydrogel. Questi compositi bio-ibridi sono trasformati in filamenti stampabili attraverso
protocolli di estrusione ottimizzati, garantendo l’omogeneità strutturale e il mantenimento
della bioattività. Test in vitro dimostrano la citocompatibilità e la bioattività dei costrutti
stampati, evidenziandone il potenziale nel supportare l’adesione e la proliferazione
cellulare. Parallelamente, modelli predittivi basati su intelligenza artificiale e simulazioni
di docking tramite AlphaFold evidenziano interazioni promettenti tra i peptidi
funzionalizzati e specifici recettori cellulari umani, offrendo indicazioni sui potenziali
meccanismi d’azione. Questa ricerca sottolinea il potenziale della combinazione di
biomolecole naturali, polimeri sostenibili e progettazione basata sull’intelligenza artificiale
per creare materiali intelligenti e funzionali, pensati per future applicazioni biomediche.
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