Strumenti per la rigenerazione ossea
L’ingegneria tissutale ossea si basa sull’uso di reticoli 3D, assieme ad appropriati fattori di crescita e cellule staminali, per la costruzione delle ossa in laboratorio. Lo scaffold polimerico fornisce il supporto necessario per la crescita e la differenziazione delle cellule staminali nel tessuto osseo. L’uso di polimeri biodegradabili consente al tessuto osseo “artificiale” di incorporarsi completamente, una volta inserito nel sito della lesione. L’obiettivo del progetto VASCUBONE (Construction kit for tailor-made vascularized bone implants), finanziato dall’UE, era quello di ottimizzare i metodi e i componenti necessari per l’ingegneria tissutale ossea. Il consorzio ha creato una combinazione su misura di biomateriali avanzati, cellule staminali adulte e metodi di acquisizione delle immagini, per il miglioramento della rigenerazione ossea in base alle esigenze del paziente. In primo luogo, i ricercatori hanno testato la biocompatibilità, come anche le proprietà osteoconduttive e osteoinduttive di svariati biomateriali. Particolare attenzione è stata posta sul miglioramento di caratteristiche quali idrofilia e area di superficie attiva, per i materiali utilizzati. Pertanto, gli scienziati hanno sfruttato le particelle di diamante con scala di grandezza nanometrica (nDP), funzionalizzate, per aumentare l’area di contatto con le bioentità. Tale matrice extracellulare, quando viene combinata con determinati fattori di crescita, può simulare le condizioni ossee e massimizzare la differenziazione delle cellule staminali mesenchimali in relazione alle ossa. I partner del progetto hanno inoltre studiato aspetti quali controllo e monitoraggio in quanto a inseminazione di cellule negli scaffold, analisi dei processi di differenziazione e interazioni cellula-matrice. Un flusso oscillatorio definito è stato indicato come mezzo più efficace, per l’inseminazione delle cellule nel sistema di scaffold porosi. I sistemi VASCUBONE sono stati testati nell’ambito di modelli animali con difetti ossei, e la neoformazione ossea è stata valutata mediante esame istologico e radiografico. Gli scaffold polimerici inoculati con proteina morfogenetica dell’osso BMP-2 hanno dimostrato il più alto tasso di formazione ossea. L’ottimizzazione dell’immaginografia per risonanza magnetica ha migliorato l’acquisizione delle immagini relativa ai nuovi impianti ossei. I nuovi materiali sono stati testati e hanno dato prova di non presentare citotossica e di essere biocompatibili; inoltre uno studio sulla tossicità della dose endovenosa, relativa alle particelle nDP, ha dimostrato la loro sicurezza. Il progetto VASCUBONE ha sviluppato anche nuovi strumenti per controllare e garantire la sicurezza, l’accettazione immunologica e l’efficacia dei nuovi impianti. Inoltre, è stato creato un design di successo per studiare in vivo la carcinogenesi indotta a livello ambientale e monitorare i materiali impiantati/gli scaffold tramite bioluminescenza. Tale monitoraggio è stato attuato allo scopo di superare i limiti delle analisi a lungo termine, per quanto concerne i roditori. Infine, tutti questi nuovi modelli sono stati convalidati utilizzando studi di correlazione in vitro-in vivo. I nuovi biomateriali contenuti negli strumenti del progetto VASCUBONE contribuiranno a ridurre le disabilità, quindi sono di notevole beneficio per pazienti e servizi sanitari.
Parole chiave
Impianti ossei, scaffold polimerici, cellule staminali, VASCUBONE, biomateriali
