Rischi e costi ridotti grazie alla rigenerazione ossea intelligente
Il fenomeno in crescita della popolazione che invecchia, insieme a patologie legate all’età quali l’osteoporosi e le fratture da fragilità, rappresenta un onere notevole per i sistemi sanitari europei. Infatti, in base a uno studio recente(si apre in una nuova finestra), i costi annuali associati alle fratture e alla compromissione della guarigione dovrebbero aumentare del 23 % entro il 2030. L’attuale trattamento per i difetti ossei di grandi dimensioni (in cui mancano almeno 3 cm di osso) prevede il trasporto osseo (distrazione osteogenetica) o la tecnica della membrana indotta (Masquelet). Nel primo caso, si utilizza un fissatore a filo sottile per stimolare la rigenerazione ossea all’interno dello spazio creato da un taglio chirurgico vicino all’area del difetto: una procedura soggetta a complicanze quali l’azione dei metalli utilizzati, la mancata rigenerazione o l’infezione. Nel secondo caso si tratta di un processo in due fasi: nel difetto osseo viene inserito un distanziatore in cemento che viene rimosso dopo sei settimane, quando nello spazio vuoto vengono aggiunti un innesto osseo autologo e un composito osseo. Il progetto SBR(si apre in una nuova finestra), finanziato dall’UE, ha sviluppato una procedura di rigenerazione chirurgica in un’unica fase(si apre in una nuova finestra) per difetti ossei di grandi dimensioni e per sostituire l’osso mancante. «I trattamenti convenzionali non solo comportano interventi chirurgici multipli e rischiosi, ma non possono nemmeno essere monitorati in tempo reale. Il nostro impianto con sensore incorporato fornisce dati tempestivi sul processo di guarigione, rendendo il trattamento più efficace e personalizzato e riducendo, in definitiva, i costi complessivi di assistenza sanitaria», afferma il coordinatore del progetto SBR Elias Panagiotopoulos, professore di Ortopedia presso l’Università di Patrasso(si apre in una nuova finestra), sede del progetto.
Migliore integrazione degli impianti, con elevata funzionalità
La soluzione di SBR consiste in un substrato impiantabile semirigido che collega i bordi del difetto osseo, accompagnato da una membrana di fibre elettrofilate per guidare la rigenerazione ossea. Il tutto è realizzato con la produzione additiva e la stampa 3D, utilizzando materiali riassorbibili (termoplastiche per uso medico). «Queste tecnologie consentono di realizzare forme complesse dotate di particolari proprietà uniche, quali l’elevata porosità e l’imitazione della matrice extracellulare che favorisce la migrazione di fluidi e sostanze nutritive», spiega la co-coordinatrice Sophia Antimisiaris, docente presso il Dipartimento di farmacia dell’Università di Patrasso. Il consorzio di SBR ha anche sviluppato un sistema di sensori wireless biocompatibili e flessibili, realizzati con tecnologie di stampa e incorporati nell’impianto stampato in 3D, per monitorare la rigenerazione ossea e l’accoglimento dell’impianto in tempo reale. «I sensori, che monitorano il pH, la temperatura, la deformazione e il fattore di crescita trasformante, hanno prodotto risultati promettenti nel monitoraggio del processo di guarigione. Mentre la comunicazione Bluetooth, unita a una progettazione a bassissimo consumo, garantisce la trasmissione dei dati in tempo reale», aggiunge Antimisiaris. Numerosi studi preclinici hanno convalidato l’approccio e contribuito a mettere a punto le dimensioni e le proprietà dei componenti, consentendo inoltre ai ricercatori di integrare fattori di crescita liposomiali e virus adeno-associati (AAV(si apre in una nuova finestra) che producono proteine per accelerare la guarigione). I test hanno incluso, per la prima volta, un lavoro in vivo con pecore adulte che ha confermato la biocompatibilità dell’impianto e la sua capacità di sopportare le inevitabili forze di sostegno del peso.
Monitoraggio in tempo reale in varie applicazioni mediche
Molti dei componenti di SBR, tra cui i metodi di somministrazione di fattori di crescita o AAV e i sensori, potrebbero essere utilizzati per trattare altre patologie che richiedono la rigenerazione dei tessuti. Tra queste figurano le lesioni condrali o osteocondrali che attualmente non vengono trattate o non sono trattate in modo ottimale. «Il nostro sistema di sensori impiantabili rappresenta un notevole balzo in avanti nella tecnologia medica, in quanto dimostra le possibilità di applicazione pratica dei sensori avanzati e della stampa 3D nei dispositivi medici», osserva Panagiotopoulos. Attualmente, i partner di SBR stanno richiedendo diversi brevetti ed esplorando nuove opportunità di finanziamento per commercializzare le varie promettenti tecnologie.
Parole chiave
SBR, osso, osteoporosi, frattura, sensore, impianto, stampa 3D, produzione additiva
