CENNI DI BIOINGEGNERIA TISSUTALE


Le perdite di sostanza, soprattutto quando sono di grandI dimensione, mettono spesso a dura prova le capacità naturali di riparazione dell'osso.

Il loro trattamento si basa allora principalmente sul contributo d'osso autologo cioè un prelievo di osso dal paziente stesso da reimpiantare dove manCa. Tuttavia, il prelievo osseo non è sempre possibile. Il prelievo infatti è in quantità limitata e genera una morbosità non trascurabile.

Il chirurgo può utilizzare alternativamente innesti allogenici (osso suino o equino) o biomateriali osteoconduttori. Questi materiali rendono ahimè servizi soltanto per il riempimento di difetti di piccola dimensione. Biologicamente “muti” fungono soltanto da sostegno passivo alla formazione ossea.

Questi limiti hanno indotto i ricercatori a sviluppare sostituti del tessuto osseo aventi un forte potere osteogenetico conferito tramite fattori di crescita o di cellule osteocompetenti. Studi clinici prospettici devono essere effettuati per valutare il ruolo di queste nuove tecniche nella scelta terapeutica del chirurgo ortopedico.

Una delle proprietà più notevoli degli esseri viventi è la capacità di alcuni tessuti autoripararsi. L’esempio più impressionante è tra i urodeli ed è rappresentato dalla rigenerazione di un membro. Generalmente, tuttavia, la lesione di un organo innesca una cascata biologica che conduce alla guarigione con un tessuto fibroso. Nel corso dell'evoluzione, è stato più vantaggioso perdere la capacità di rigenerazione a scapito di una chiusura rapida della ferita con tessuto fibroso? La domanda resta senza risposta.

In parte, l’osso sfugge a questa regola poiché è capace di autoripararsi ma a condizione che la lesione sia di piccola dimensiona. La tecnica “di distrazione„ ossea, che permette l'allungamento di un arto, illustra in modo spettacolare questo potenziale di autoriparazione.

A seguito di una frattura, si osserva una cascata di eventi che riproducono, nell’adulto, l’osteogenesi dell'embrione. Il processo biologico di riparazione ossea è generalmente sufficientemente efficace affinchè l'intervento umano si limiti ad un riallineamento e ad un'immobilizzazione del arto fratturato.

Del resto, su 6 milioni di fratture osservate ogni anno negli Stati Uniti, le complicazioni si verificano soltanto nel 10% dei casi, e causano un ritardo, o un'assenza di consolidamento, a seguito di debolezze di natura meccanica o biologica.

L'assenza di consolidamento è spesso dovuta alla formazione di un miscuglio di tessuti fibrosi ed ossei che non permette il restauro della continuità ossea.

Inoltre, le scelte terapeutiche in ortopedia mettono spesso a dura prova le capacità naturali di riparazione dell'osso. In effetti, il trattamento di tumori, di cisti o di infezioni richiede spesso l'exeresi di parti ossee di dimensione troppo importanti perché il processo naturale di autoriparazione possa, da solo, indurre un consolidamento osseo. Il riempimento di questi difetti è allora generalmente garantito da un autotrapianto.

Essendo la quantità d'innesto autologo tuttavia limitata, il chirurgo può innestare sia del tessuto allogenico, sia dei materiali di sostituzione ossea. Questi materiali sono biologicamente muti e servono, al massimo, soltanto da impalcatura passiva alla riparazione ossea. Si definiscono “osteoconduttori”.

L'arricchimento di questi materiali con proteine che intervengono nella morfogenesi ossea (BMP, bone morphogenic proteins) permette di rendere questi materiali biologicamente attivi. Si definiscono “osteoinduttivi” poiché le BMP, liberate localmente dal biomateriale, indurrà l'assunzione locale di cellule mesenchimali e permetterà l’attivazione della cascata biologica che conduce alla formazione ossea.

Infine, la possibilità di combinare questi materiali con cellule osteocompetenti, ottenute a partire da un semplice prelievo di midollo osseo, ha permesso di rendere questi materiali direttamente "osteogenetici".
 


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