Scaffold ossei avanzati per i casi più difficili

Nell’attività di carico quotidiana, le ossa subiscono in continuazione microfratture, a cui rispondono con attività di autoriparazione. Quando questo processo non è possibile, in caso di lesioni o malattie gravi, è necessario ricorrere agli impianti ossei. I gravi limiti che mostra questa tecnica, tuttavia, mostrano la necessità urgente di giungere all’ingegnerizzazione avanzata dei tessuti.

Grazie al progetto NANOFACT (“Development of bioactive nanocomposites for bone tissue engineering applications”), finanziato dall’UE, gli scienziati hanno sviluppato un nuovo nano-scaffold che risponde a questa esigenza. Lo scaffold biomimetico è costituito da idrossiapatite, il componente principale delle ossa e dei denti, e da chitosano, un polisaccaride che si trova nell’esoscheletro dei crostacei.

Il chitosano riproduce il collagene, un polimero naturale prodotto dal corpo, e migliora la farmacocinetica dei fattori di crescita oltre ad avere proprietà antimicrobiche e a servire come superficie per la crescita ossea. Il collegamento con i fattori di crescita osteogenici e angiogenici dello scaffold (rispettivamente BMP-4 o proteina morfogenetica dell’osso-4 e VEGF-A o fattore di crescita vascolare endoteliale-A) induce la crescita ossea e la vascolarizzazione, che insieme promuovono la guarigione dell’osso.

L’idrossiapatite, il chitosano e i fattori di crescita sono stati combinati con un iniziatore e con un agente di collegamento incrociato al fine di ottenere uno scaffold solido, che rilascia i fattori di crescita progressivamente, man mano che viene degradato in modo controllato dalla degradazione in vivo del chitosano.

La citocompatibilità dello scaffold è stata confermata dalla co-coltura in vitro con una linea cellulare ossea. I test condotti in vivo sul potenziale osteogenico dello scaffold in un modello di ratto difettoso hanno confermato un notevole miglioramento della guarigione nel caso dello scaffold contenente i fattori di crescita, rispetto a quello che ne era privo.

Lo scaffold studiato dal progetto NANOFACT agisce sia come superficie sia come iniziatore della crescita del nuovo osso ed elimina la necessità di coltivare cellule raccolte dai pazienti per una-due settimane prima del reimpianto, riducendo le dosi dei fattori di crescita. I miglioramenti dei materiali e delle funzionalità hanno permesso di ridurre le dosi dei costosi fattori di crescita e di diminuire il rilascio di dannosi sottoprodotti durante la biodegradazione.

Il team NANOFACT ha ottenuto la dimostrazione pre-clinica di uno scaffold ortopedico sicuro ed efficace per la riparazione ossea, superiore ai trattamenti migliori attualmente disponibili, con possibili conseguenze di rilievo sulla morbilità e sulla qualità della vita dei pazienti, oltre che sui sistemi di assistenza sanitaria.