Una rigenerazione personalizzata del tessuto osseo
I principali colli di bottiglia per creare con successo scaffold bioattivi personalizzati che promuovano la rigenerazione dei tessuti includono l’interfacciamento dell’imaging medico con la progettazione assistita da calcolatore (CAD) e la fabbricazione assistita da calcolatore (CAM). Altri due problemi sono trovare materiali adatti agli scaffold che promuovano la crescita ossea e produrre a prezzi sostenibili tali scaffold personalizzati. I ricercatori del progetto BIO-SCAFFOLDS (Natural inorganic polymers and smart functionalized micro-units applied in customized rapid prototyping of bioactive scaffolds) hanno sviluppato metodologie e diversi materiali innovativi per generare scaffold per la rigenerazione ossea. BIO-SCAFFOLDS è riuscita a utilizzare la biostampa in 3D di cellule di formazione ossea, per incapsularle in idrogel alginato basato su biosilice o polifosfato. Nello scaffold sono stati incorporati circuiti intelligenti composti da nanopolvere con microcanali per la consegna delle sostanze nutrienti. Per produrre scaffold personalizzati tramite processi CAD/CAM sono state utilizzate tecniche di prototipizzazione rapida come la produzione additiva e sottrattiva. Per la prima volta in assoluto il team ha prodotto scaffold morfogeneticamente attivi che promuovevano la crescita il rimodellamento ossei ed erano contemporaneamente biocompatibili e biodegradabili nei test in vitro e in vivo. Un nuovo materiale in polifosfato di calcio ha permesso ai ricercatori di rendere modificabile la durezza dei loro scaffold bio-stampati. Inoltre le microunità e le nanopolveri a base di idrossiapatite ovviavano alla necessità di fattori di crescita esogeni o citochine per favorire il rimodellamento cutaneo. Ulteriore motivo d’orgoglio per i ricercatori è stato lo sviluppo di un sistema di imaging per pianificare, implementare e monitorare l’intero processo di impianto chirurgico. Questo sistema include un’interfaccia di comunicazione con i comuni server PACS ospedalieri, un software di modellazione 3D basato su voxel, funzionalità CAD e formati di file per processi CAM. Sono state presentante nuove richieste di brevetto, in aggiunta all’esistente portafoglio di brevetti in mano ai partner del progetto. I risultati sono stati divulgati con oltre 30 pubblicazioni su riviste ad alto impatto, corsi estivi, workshop, un libro sui polimeri biomedici inorganici e presentazioni a conferenze e fiere commerciali nazionali e internazionali (si veda anche l’articolo pubblicato su Horizon Magazine della Commissione Europea il 2 aprile 2014). Prodotti per la riparazione ossea avanzata sono urgentemente necessari nelle società in costante invecchiamento dei paesi industrializzati. BIO-SCAFFOLDS ha dimostrato la realizzabilità e la performance biologica ottimizzata degli scaffold 3D ricoperti in biosilice o polifosfato. Tali impianti personalizzati potrebbero guarire le fratture ossee da trauma o da osteoporosi, nonché essere adattati per applicazioni dentali.
Parole chiave
Ossa, rigenerazione dei tessuti, bio-scaffold, biostampa, biosilice, polifosfato
