Nuovi scaffold per gli impianti
Negli ultimi anni la necessità di impianti ortopedici è aumentata considerevolmente a causa del progressivo invecchiamento della popolazione europea e l’aumento del numero di incidenti. Gli impianti hanno la capacità di trattare le ossa lesionate più velocemente e con un miglior ripristino, riducendo i costi chirurgici e di ricovero. Gli impianti di nuova generazione consistono di scaffold tridimensionali (3D) che favoriscono la crescita e la differenziazione di cellule staminali. Il microambiente o nicchia rappresentato dal substrato dell’impianto richiede un’attenta considerazione e progettazione. L’obiettivo del progetto PLASMANANOSMART (Plasma- and electron beam-assisted nanofabrication of two-dimensional (2D) substrates and three-dimensional (3D) scaffolds with artificial cell-instructive niches for vascular and bone implants), finanziato dall’UE, era sviluppare substrati funzionali bi- o tridimensionali per impianti cardiovascolari e ossei. A tal fine sono state utilizzate sofisticate tecnologie di nanofabbricazione per generare nicchie artificiali in grado di fornire “istruzioni” alle cellule staminali orientandone la differenziazione verso linee osteogeniche o vascolari. I ricercatori hanno testato nuovi materiali e ne hanno ottimizzato la struttura della superficie, che è stata rivestita con leghe metalliche e idrossiapatite (HA). Il film di HA ha potuto essere adattato in termini di morfologia, stechiometria e spessore, e favoriva un’efficace adesione cellulare. Gli scienziati hanno anche preparato un biocomposto multifunzionale basato su rivestimento in HA e nanoparticelle d’argento con proprietà antibatteriche. Considerando l’importanza delle proprietà di superficie degli impianti medici rispetto ad adesione, proliferazione e differenziazione cellulari, il consorzio ha analizzato diversi parametri di scaffold polimerici. Utilizzando una moltitudine di metodologie hanno determinato struttura, porosità e distribuzione delle nanoparticelle degli scaffold polimerici. Anche il comportamento di resistenza a biodegradazione e corrosione degli scaffold è stato analizzato. Utilizzando i raggi X i ricercatori sono arrivati alla conclusione che i polimeri arricchiti con particelle inorganiche offrivano migliori proprietà meccaniche e biologiche. Nel loro insieme i polimeri generati nel corso del progetto PLASMANANOSMART hanno il potenziale per essere integrati con successo nella pratica e sul mercato ortopedici. L’innovativo approccio bioingegneristico assicura il sostegno a lungo termine del tessuto impiantato, riducendo così il carico socioeconomico di interventi chirurgici ripetuti.
Parole chiave
Scaffold, impianti, cellule staminali, osteogenico, vascolare, idrossiapatite, nanoparticelle
