Protesi ossee, create in 3D con fogli di grafene

Le protesi sono componenti atte a sostituire in parte o completamente un segmento scheletrico del corpo umano, come un arto o una falange per cause acquisite come un evento traumatico o per cause congenite, restituendo immagine corporea e funzionalità.

La sostituzione, integrazione e/o rigenerazione dei tessuti ossei riguarda la chirurgia ortopedica, la neurochirurgia, la chirurgia ricostruttiva e la chirurgia dentistica e maxillo-facciale. Nella chirurgia ortopedica, gli impianti ossei sono largamente usati nell’artoprotesi dell’anca e del ginocchio (osteoartrite, fratture osteoporotiche e traumatiche, artrite reumatoide), chirurgia neoplastica, osteomielite (ematogenica, fratture aperte, impianti metallici), chirurgia spinale (ernia discale, tumori, spondilodischiti).

Il materiale utilizzato nella costruzione del manufatto protesico può essere metallico e non metallico.

Tra i primi vi sono l’acciaio (leghe di cobalto, cromo e molibden) e il titanio (sempre più diffuso, anche perché utilizzabile in chi presenta allergia ai metalli), in minor grado il tantalio e l’oxinium, ancora molto costosi, ma in crescente sviluppo di studio ed utilizzo.

Tra i non metallici vi sono la ceramica e il polietilene (struttura plastica ad alta resistenza).

Protesi ossee create in 3D con fogli di grafene

Ma c’è anche una nuova opportunità che diventerà realtà nel prossimo futuro: i ricercatori della Facoltà di medicina e chirurgia dell’Università Cattolica del Sacro Cuore di Roma, in collaborazione con esperti dell’Istituto dei sistemi complessi del Consiglio nazionale delle ricerche (Isc-Cnr) di Roma, hanno infatti sviluppato ‘fogli nanotecnologici’ per costruire nuovo tessuto osseo che un giorno potrà essere usato su pazienti per la ricostruzione personalizzata di parti lesionate del loro scheletro.

Tali fogli, infatti, sono dotati di un’incredibile tecnologia in grado di dare origine a un tessuto osseo completamente nuovo che potrà essere adoperato allo scopo di costruire in maniera totalmente personalizzata una zona del corpo umano precedentemente lesionata.

Affinché il prodotto sia davvero personalizzabile al 100%, i fogli di grafene vengono utilizzati come una sorta di stampo in tridimensione che plasmerà l’osso esattamente della forma e delle dimensioni necessarie a un individuo.

Dopo che il raggio laser ha impresso la forma desiderata sul foglio di grafene, le cellule mesenchimali stromali (msc) si depositano sul foglio formando un osso completamente nuovo e in maniera perfettamente ordinata. È interessante notare che le staminali si accumulano e riescono a formare un osso solo dove il laser ha inciso il foglio.

L’incredibile risultato ottenuto è stato reso noto su 2D Materials, rivista scientifica internazionale peer-reviewed che si occupa di nuove applicazioni dei materiali bidimensionali come il grafene.

L’uso dei fogli di grafene in campo clinico potrebbe beneficiare anche delle naturali proprietà antibiotiche dell’ossido di grafene. “Il potere antibiotico rappresenta, quindi, un ulteriore vantaggio di questo tipo di materiale”, spiega il professor Papi dell’Istituto di fisica dell’Università Cattolica . “Infatti oltre a controllare i processi osteogenici, il grafene possiede anche una naturale attività antibatterica. Questo è particolarmente interessante perché uno dei problemi principali quando si inserisce in un organismo un materiale sintetico è l’insorgenza di infezioni post operatorie”.

Le cellule mesenchimali stromali (msc) sono le cellule staminali isolate da tessuti di un individuo adulto, in grado di riparare ossa e cartilagine, ma anche tessuto adiposo, muscoli e vasi”, ha aggiunto Wanda Lattanzi, ricercatore dell’Istituto di anatomia umana e biologia cellulare dell’Università Cattolica, che ha collaborato allo studio.

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