Un rivoluzionario innesto osseo stampato in 3D che si ispira alla struttura del corallo

I difetti ossei causati da fratture, tumori e lesioni che non guariscono sono tra le principali cause di disabilità in tutto il mondo. Sebbene sia vero che il tessuto osseo può ripararsi da solo attraverso la rigenerazione, alcuni fattori come l’invecchiamento, la malattia o la gravità del difetto possono rallentarne il processo. Nel caso di difetti di grandi dimensioni, è necessaria un’impalcatura o un innesto osseo per integrare la rigenerazione dei tessuti.

Tradizionalmente, i medici si servono  dell’osso del paziente (un autotrapianto) o dell’osso del donatore (un allotrapianto) per per permettere la rigenerazione dei tessuti. Ma le donazioni limitate, il rischio di infezioni e i vincoli etici rendono queste procedure meno accessibili. Esistono innesti ossei sintetici, ma al momento non possono eguagliare le prestazioni dell’osso naturale. Infatti gli innesti sintetici spesso impiegano molto tempo a dissolversi, non si integrano bene e possono favorire l’insorgere di infiammazioni. Al contrario, il materiale sviluppato dal team di Swansea imita precisamente l’osso naturale sia nella struttura che nel comportamento biologico, superando queste problematiche.

Perché il corallo?

I ricercatori hanno iniziato a esplorare i coralli come potenziali sostituti dell’innesto osseo negli anni ’70 e hanno scoperto che una certa tipologia di corallo ha delle caratteristiche simili a quella dell’osso spugnoso. Questo non solo condivide le proprietà meccaniche con le ossa, ma è anche biocompatibile, osteoconduttivo e biodegradabile. Da allora, il carbonato di calcio poroso naturale del corallo è stato ritenuto “materiale di innesto di sostituzione ossea clinicamente utile” dal Journal of International Oral Health. Conoscendo bene questi studi, il team di Swansea ha sviluppato un nuovo materiale che imita la struttura porosa e la composizione chimica di un sostituto dell’innesto osseo convertito in corallo. Hanno stampato in 3D questo materiale utilizzando un 3D-Bioplotter di Envisiontec, modellando il materiale e lasciandolo asciugare a temperatura ambiente.

Il team di ricerca ha condotto studi preclinici in vivo, in questo caso, utilizzando ratti e maialini. In particolare, gli studi hanno dimostrato che il materiale ha riparato completamente i difetti ossei nel giro di tre, massimo sei mesi. Inoltre, in sole quattro settimane, il materiale ha dato vita alla formazione di un nuovo strato di osso corticale forte e sano.

Risultati rivoluzionari

Il Dott. Zhidao Xia della Swansea University Medical School ha guidato la ricerca, insieme ai docenti dei dipartimenti di Scienza e Ingegneria e altri partner esterni. Verso la fine di novembre, il team ha pubblicato la ricerca brevettata.

“La nostra invenzione colma il divario tra sostituti sintetici e osso di donatore”, ha affermato il Dott. Xia. “Abbiamo dimostrato che è possibile creare un materiale sicuro, efficace e scalabile per soddisfare la domanda globale. Ciò potrebbe porre fine alla dipendenza dall’osso di donatore e affrontare i problemi etici e di fornitura nell’innesto osseo”.

Ora, il team della Swansea University sta cercando di rendere la propria tecnologia disponibile a livello globale tramite partnership con aziende e organizzazioni sanitarie. L’alternativa dell’innesto osseo stampato in 3D potrebbe ridurre i costi sanitari e migliorare la qualità della vita dei pazienti. E i benefici non si fermano qui: la ricerca invita a trovare nuove opportunità per l’industria biomedica. Per saperne di più, leggi il comunicato stampa della Swansea University QUI.

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*Crediti per la foto di copertina: (A sinistra) L’immagine del materiale stampato in 3D impiantato in vivo per 4 settimane. La foto è stata scattata utilizzando un microscopio elettronico a scansione. Crediti fotografici: Dr Dr Zhidao Xia. (A destra) La foto di un corallo. Crediti fotografici: Jesus Cobaleda.