I ricercatori della Missouri University of Science and Technology hanno sviluppato un tipo di protesi di vetro che potrebbe un giorno essere usato per riparare le ossa ferite delle braccia, delle gambe e altre zone del corpo che sono più soggette alle sollecitazioni del peso.
“Per la prima volta abbiamo dimostrato che una protesi di vetro è abbastanza forte da sopportare il peso e può anche integrarsi con l’osso e promuovere la crescita ossea”, spiega il ricercatore Dr. Mohamed N. Rahaman, professore di scienza dei materiali e ingegneria presso Missouri S & T.
In lavori precedenti, i ricercatori del Missouri S & T hanno sviluppato un impianto in vetro abbastanza forte per gestire il peso e la pressione del movimento ripetitivo, come camminare o sollevare. Nel loro studio più recente, pubblicato sulla rivista Acta Biomaterialia , il team di ricerca ha riferito che l’impianto di vetro, sotto forma di un ponteggio poroso, si integra anche con l’osso e favorisce la sua crescita.
“Questa combinazione di forza e crescita delle ossa, apre nuove possibilità per la riparazione ossea. In questo momento, non c’è materiale sintetico pratico per la riparazione ossea strutturale” dice Rahama.
Gli approcci convenzionali di riparazione ossea strutturale comportano l’uso di un metallo poroso, che non guarisce attendibilmente l’osso o comporta l’ allotrapianto da cadavere. Entrambi gli approcci sono costosi e comportano rischi. Rahaman pensa che il tipo di impianto di vetro sviluppato nel suo centro potrebbe fornire un approccio più fattibile per la riparazione di ossa ferite. Il vetro è bioattivo, il che significa che reagisce quando è impiantato nel tessuto vivente e si converte in un materiale simile all’osso.
Nella loro ultima ricerca, Rahaman ed i suoi colleghi hanno impiantato ponteggi in vetro bioattivo in sezioni delle ossa craniche (papaline) di topi da laboratorio, quindi esaminato come il vetro si è integrato con l’osso circostante e quanto velocemente il nuovo osso è cresciuto . I ponteggi sono realizzati nel laboratorio di Rahaman attraverso un processo noto come robocasting – una tecnica di controllo computerizzato per la produzione di materiali da fanghi ceramici, strato dopo strato – per garantire la struttura uniforme per il materiale poroso.
In studi precedenti da parte dei ricercatori del Missouri S & T, scaffold porosi del vetro silicato, noto come 13-93, hanno dimostrato di avere le stesse caratteristiche di resistenza dell’ osso corticale. Ossa corticali sono quelle ossa esterne del corpo che portano la maggior parte del peso e subiscono lo stress più ripetitivo. Essi comprendono le ossa lunghe delle braccia e delle gambe.
Ma ciò che Rahaman e i suoi colleghi non sapevano era quanto il silicato 13-93 ponteggi in vetro bioattivo, sarebbero stati in grado di integrarsi con l’osso o quanto velocemente sarebbero diventati l’impalcatura dell’osso.
“Si può avere il materiale più forte del mondo, ma è anche necessario incoraggiare la crescita delle ossa in un ragionevole lasso di tempo”, dice Rahaman. Egli considera tre/sei mesi essere un ragionevole lasso di tempo per rigenerare completamente l’osso ferito in uno abbastanza forte da sopportare il peso.
Nel loro studio, i ricercatori di S & T hanno scoperto che le impalcature di vetro bioattivo si sono legate rapidamente alle ossa e promosso una quantità significativa di nuova crescita, entro sei settimane.
Lo scopo di questa ricerca è stato quello di dimostrare come questo tipo di ponteggio in vetro, potrebbe interagire con l’osso corticale.
Rahaman ed i suoi colleghi ricercatori del Centro per la Scienza e Ingegneria Biomedica stanno ora sperimentando la nuova tecnica, con vere ossa portanti e stanno testando i silicati 13-93 impianti, nei femori di ratti di laboratorio.
In futuro, Rahaman prevede di sperimentare impalcature di vetro modificate per vedere come esse migliorano certi attributi all’interno dell’osso. Per esempio, il drogaggio del vetro con rame dovrebbe promuovere la crescita dei vasi sanguigni o capillari all’interno del nuovo tessuto osseo, mentre il drogaggio del vetro con argento darà proprietà antibatteriche.
Fonte Acta Biomaterialia 2013 , 9 (7): 7506 DOI:10.1016/j.actbio.2013.03.039
