Biomateriali 'intelligenti' che attivano la crescita ossea

immagine

La ricerca sulla generazione di tessuti e organi in laboratorio è una delle frontiere più avanzate della medicina del XXI secolo. C'è chi pensa che un giorno, in questo modo, si potranno ricostruire addirittura interi arti composti da veri e propri tessuti biologici. I ricercatori impegnati in questo settore, che coinvolge discipline come l'ingegneria tissutale e la medicina rigenerativa, studiano come creare retine, cartilagini, tessuto epatico, pelle e pancreas, in particolare, in questo caso, le isole di Langerhans, agglomerati di cellule deputate alla sintesi di ormoni come l'insulina e che sono compromesse in patologie come il diabete.

Un'area di ricerca importante è quella sui tessuti ossei. Fratture, traumi, neoplasie o patologie degenerative come l'osteoporosi sono situazioni cliniche in cui, quando la lesione diventa permanente o non guarisce in modo corretto, si rendono indispensabili il trapianto o l'impiego di fattori di crescita, ovvero quelle specifiche proteine che 'orchestrano' la costruzione dell'architettura tissutale dell'osso danneggiato. Questo processo prende il via dalle cellule staminali mesenchimali, in grado di differenziarsi in vari tipi cellulari tra cui gli osteoblasti, le cellule che producono il tessuto osseo.

La tecnica 'gold standard' attualmente in uso è il trapianto autologo di frammenti prelevati per esempio dalle creste iliache a livello dell'anca del paziente stesso. Ma sia il trapianto che l'impiego dei soli fattori di crescita presentano degli effetti indesiderati, che spesso compromettono la corretta ricrescita ossea. Il trapianto prevede più di un intervento chirurgico e possono insorgere infezioni ed emorragie, mentre i fattori di crescita spesso non vanno a localizzarsi nella zona anatomica interessata dal danno e in questo caso potrebbero stimolare la formazione del tessuto laddove non dovrebbero.

L'utilizzo di biomateriali ha comportato una svolta. Uno 'scaffold', cioè una 'impalcatura' tridimensionale, che può essere composta da vari materiali, come collagene o polimeri dell'acido lattico, è in grado di riprodurre il microambiente adatto a far sì che le cellule migrino sulla sua superficie, richiamando tutte le molecole che stimolano il differenziamento cellulare. Il vantaggio, dunque, risiede nel fatto che in questo modo cellule e fattori di crescita posso convergere nello stesso luogo e così la riformazione dell'osso avviene proprio nel punto desiderato. Inoltre, questi materiali, una volta indotta la crescita del tessuto, si ritirano senza danneggiare la zona interessata e senza dover essere asportati chirurgicamente.

Ricercatori olandesi dell'Istituto MIRA dell'Università di Twente, in collaborazione con l'azienda Progentix Orthobiology BV, hanno recentemente pubblicato su PNAS i risultati di una ricerca in cui hanno messo a confronto i classici trapianti ossei con particolari impianti di biomateriali ceramici a base di fosfato di calcio.

Il fosfato di calcio, sotto forma di idrossiapatite, costituisce circa il 70% della parte minerale dell'osso. Questo materiale, del tutto biocompatibile, ha mostrato un'efficacia, nel generare tessuto e nel riparare grandi lesioni ossee, pari a quella del trapianto classico. Questo è stato osservato non solo a livello microscopico-cellulare, ma anche dopo il trapianto sull'animale modello e senza gli effetti negativi delle tecniche ora in uso.

Importante è il carattere microporoso di questo materiale, particolarmente adatto ad ospitare le cellule staminali insieme ai fattori di crescita. Nuove ricerche serviranno per comprendere meglio i meccanismi grazie ai quali questi materiali 'intelligenti' favoriscono la riformazione dell'osso e per migliorarne le proprietà meccaniche e molecolari e quindi l'efficacia.

Antonio Scalari

Cerca

Noi raccomandiamo Buono ed Economico