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“Osteology and Biomaterials, dalla biologia alla pratica clinica”

Torino 20 marzo 2010

Abstracts

BIOMECCANICA OSSEA

Dott. Paolo Trisi
Direttore Scientifico Bio.C.R.A.
Responsabile Laboratorio di Ricerca sui Biomateriali; Istituto Ortopedico Galeazzi, Università degli Studi di Milano

Molti fattori sono coinvolti nel successo degli impianti dentali. Fra questi, le condizioni meccaniche della struttura ossea ed i rapporti fra osso ed interfaccia implantare sono di enorme importanza, in particolare per quanto riguarda le condizioni più critiche. La qualità dell’osso è in diretta relazione alla capicità di supportare un carico masticatorio, sia immediato che dilazionato, sebbene una buona conoscenza della fisiologia ossea possa aiutare a correggere e guidare i tempi e le modalità di carico in modo da ottimizzare il successo.
Nella relazione verranno presi in considerazione i processi di rimodellamento osseo e le condizioni fisiopatologiche di controllo, la cui conoscenza è fondamentale al fine di poter fare una corretta programmazione chirurgico protesica in implantologia dentale.
La relazione analizzara’ tutti i fattori sopraelencati descrivendo, alla luce della letteratura e degli studi originali dell’Autore, i principi biologici e clinici utili al fine di comprendere indicazioni e controindicazione e fattori critici del carico in implantologia.

BIOMECCANICA OSSEA
RIGENERAZIONE E RIPARAZIONE OSSEA: RECENTI ACQUISIZIONI

Prof. Gastone Marotti
Direttore del Dipartimento di Anatomia ed Istologia ; Università degli Studi di Modena

Indagini personali hanno dimostrato nell’ossificazione intramembranosa, che si attua nella normale istogenesi e nella rigenerazione e riparazione dell’osso, l’esistenza di due successivi tipi di osteogenesi: statica e dinamica. La prima (OS), precedentemente sconosciuta, è caratterizzata da cordoni di osteoblasti stazionari che si trasformano in osteociti nello stesso sito dove si differenziano, dando origine a un trabecolato osseo deposto per OS. La seconda (OD) dipende da tipiche lamine di osteoblasti mobili che si stratificano sulla superficie delle trabecole formatesi per OS, ispessendole.
Si deve sottolineare che l’osso da OS è a fibre intrecciate ed è meccanicamente di cattiva qualità, mentre l’osso da OD è per lo più lamellare e quindi assai più resistente.
In sintesi, l’OS non attuandosi su un osso preesistente e, quindi mancando gli osteociti (meccanosensori), è da ritenersi meccanicamente indipendente e di natura osteoinduttiva (citochine, fattori di crescita, ecc.). L’OD, invece, attuandosi su un osso preesistente contenente osteociti, è meccanicamente dipendente e di natura osteoconduttiva. Dal momento che i processi di OS e OD sono stati da noi riscontrati anche nell’osso perimplantare e nell’incorporazione di biomateriali, diviene di fondamentale importanza nella pratica clinica stabilire quanto dura l’OS prima che inizi l’OD, vale a dire quando l’osso di cattiva qualità viene rinforzato da un osso in grado di resistere al carico meccanico, e ciò al fine di stabilire il momento in cui si deve applicare il carico meccanico che, com’è noto, stimola la deposizione ossea e quindi l’osteointegrazione.

FATTORI PIASTRINICI NELLA RIGENERAZIONE TISSUTALE

Prof. Milena Mastrogiacomo
Istituto Nazionale per la Ricerca sul Cancro, and Dipartimento di Oncologia, Biologia e Genetica
dell’Universita’ di Genova

Negli ultimi anni sono apparsi sempre più definiti il ruolo e l'importanza rivestiti dalle piastrine nei meccanismi di riparazione tissutale. Significativi risultati infatti sono stati ottenuti con l’applicazione in situ di piastrine autologhe iper-concentrate e attivate in forma di gel (PRP Gel) dove le piastrine funzionano da laboratori-magazzini cellulari che elaborano, immagazzinano e quindi rilasciano (se attivate) numerosi fattori di crescita capaci di stimolare la replicazione delle cellule di origine mesenchimali come fibroblasti, osteoblasti e cellule endoteliali esercitando peraltro, un’azione chemiotattica verso macrofagi, monociti e polimorfonucleati attivando vari meccanismi di rigenerazione tessutale.
Con lo scopo di chiarire quali siano i meccanismi con cui le piastrine contribuiscono alla riparazione dei tessuti epiteliali e mesenchimali, abbiamo valutato l’effetto di alcuni fattori infiammatori in associazione al lisato piastrinico su una linea di cheratinociti umani e colture primarie di cellule mesenchimali staminali del midollo osseo umano.
In un modello in vitro, è stato creato meccanicamente un danno sul layer cellulare ed è stata valutata la proliferazione e migrazione delle cellule lungo il margine della lesione in condizioni di coltura standard e sotto stimolazione infiammatoria. Da una preliminare valutazione dei risultati abbiamo osservato che le cellule trattate con IL-1 esprimono proteine correlate con l’infiammazione e che il trattamento con lisato piastrinico insieme ad IL-1 aumenta l’espressione di tali proteine. Partendo dal presupposto che l’infiammazione è un processo intermedio tra la coagulazione (attivazione delle piastrine) e la cascata di eventi che portano alla rigenerazione dei tessuti, ipotizziamo un coinvolgimento del lisato piastrinico in tali processi.

RIGENERAZIONE OSSEA E BIOMATERIALI

Dott.ssa Gabriela Ciapetti, Dott. ssa Lucia Savarino
Laboratorio di Fisiopatologia Ortopedica e Medicina Rigenerativa, Istituto Ortopedico Rizzoli,Bologna

Il recente avanzamento delle conoscenze in biologia e nelle nanotecnologie ha portato ad una svolta sostanziale nella sostituzione di tessuti e organi danneggiati. Dalla riparazione mediante materiali protesici, si è passati alle applicazioni di ingegneria tissutale, definita come ‘un’area multidisciplinare di ricerca che mira alla rigenerazione dei tessuti e al ripristino della funzione di organi mediante l’impianto di cellule o tessuti cresciuti al di fuori dell’organismo, oppure alla stimolazione di cellule a proliferare entro una matrice impiantata’ [Vacanti CA, Mikos AG, 1995], per arrivare alla medicina rigenerativa, che si basa su tre fondamenti:
- la capacità del tessuto ospite di rigenerare attraverso meccanismi ‘self’
- la proprietà delle cellule staminali mesenchimali di promuovere tale rigenerazione attraverso fattori trofici e funzione immunomodulante
- le caratteristiche biomimetiche e multifunzionali dei materiali di quarta generazione.
I meccanismi di rigenerazione ossea in seguito a danno tissutale sono oggi meglio conosciuti in termini di attività cellulari, fattori biochimici e meccanismi molecolari. Le cellule mesenchimali derivate dall’adulto sono in grado di differenziare in senso osteogenico in risposta a stimoli biochimici, ma anche chimico-fisici, e questa loro proprietà viene sfruttata per promuovere l’osteoformazione.
I nuovi materiali sono ‘bio-inspired’ e quindi multiscala e multifunzione, per supportare i diversi tipi di cellule che partecipano al processo di rigenerazione ossea.
Dopo una descrizione riassuntiva di questi aspetti, vengono presentate alcune ricerche del nostro Laboratorio su materiali di impiego ortopedico e dentale.
Compomeri rilascianti fluoro e compositi microibridi non rilascianti fluoro, da utilizzare come sistemi di restauro per processi cariosi, sono stati studiati per verificare la loro capacità di prevenire il processo di demineralizzazione dei tessuti duri, osso e dentina. La dentina è stata sottoposta a un processo di demineralizzazione in vitro, e il grado di protezione ottenuto con i diversi sistemi analizzato mediante microradiografie ed analisi d’immagine. Dato il potenziale effetto tossico, nonché la capacità di prevenire o indurre la demineralizzazione, di ioni fluoro e ioni alluminio, è stato misurato il loro rilascio da compomeri e cementi vetro-ionomerici.
In un altra ricerca è stata valutata l’efficacia di idrossiapatite biomimetica e idrossiapatite nanostrutturata nel minimizzare il riassorbimento dell’osso alveolare postestrattivo, a confronto con materiali commerciali ampiamente conosciuti.
Sperimentazioni in vitro recenti hanno riguardato anche materiali a base calcio-silicatica e biovetridi nuova generazione.
Grazie alla coniugazione della conoscenza dei meccanismi di riparazione tissutale con le strategie di biomimesi nel design dei materiali, diventa sempre più vicina la traslazione clinica dei sistemi di rigenerazione ossea verificati in vitro.

Articolo ricevuto il 15 aprile 2010
Pubblicato on line il 26 aprile 2010

 

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