Riparare le ossa con la pistola al silicone: la tecnica che i coreani vogliono implementare

Una pistola modificata per silicone o colla per eseguire innesti ossei direttamente su fratture e difetti durante l'intervento chirurgico. Sembra fantascienza, ma è già realtà, sebbene non possa ancora essere applicata agli esseri umani. I risultati di questa ricerca, condotta sui conigli,sono stati pubblicati questo venerdì sulla rivista Device , parte del gruppo Cell Press.

"Il nostro obiettivo era creare un sistema di stampa portatile in loco , facilmente equipaggiabile e utilizzabile in ambito clinico. Per farlo, abbiamo utilizzato un dispositivo di stampa tipo pistola per colla a caldo", ha dichiarato a El Confidencial Jung Seung Lee , autore senior e professore di ingegneria biomedica presso la Sungkyunkwan University di Seul .

Spiega inoltre che il materiale utilizzato, equivalente alle barre di silicone caldo inserite in queste pistole, può essere depositato direttamente su difetti ossei di varie geometrie. "Grazie a questo sistema di stampa, possiamo risparmiare tempo e denaro sulle complesse procedure necessarie per realizzare innesti ossei utilizzando la stampa 3D convenzionale . Inoltre, aggiungendo molecole biofunzionali come fattori di crescita, antibiotici e farmaci, possiamo trasformare questo sistema in un sistema di stampa multifunzionale per innesti ossei".

Lo studio sottolinea inoltre che storicamente gli impianti ossei sono stati realizzati con metallo o osso di donatori. Tuttavia, il metodo più moderno per produrli è la stampa 3D, ma il processo non è semplice, poiché, in caso di fratture ossee irregolari , questi impianti devono essere progettati e realizzati prima dell'intervento chirurgico. "Stiamo cercando di superare alcuni dei limiti delle tecnologie attuali", spiega Lee.

Il materiale inserito nella pistola è un filamento composto da due componenti principali: idrossiapatite (HA), una caratteristica dell'osso naturale che favorisce la guarigione, e policaprolattone (PCL), un termoplastico biocompatibile . Il PCL può essere liquefatto a temperature fino a 60 °C e, se applicato con questo dispositivo, previene il danno tissutale durante l'applicazione chirurgica, adattandosi al contempo ai solchi irregolari dell'osso fratturato. "Regolando il rapporto tra HA e PCL all'interno del filamento, la durezza e la resistenza degli innesti possono essere personalizzate per adattarsi a diverse esigenze anatomiche", si legge nella dichiarazione.

Lee sottolinea inoltre che, grazie al design compatto, il chirurgo può regolare la direzione , l'angolazione e la profondità dell'impronta in tempo reale durante l'intervento. "Abbiamo dimostrato che questo processo si completa in pochi minuti. Questo rappresenta un vantaggio significativo in termini di riduzione dei tempi chirurgici e miglioramento dell'efficienza della procedura", spiega.

Per quanto riguarda le altre proprietà di questa tecnologia, i ricercatori hanno incorporato vancomicina e gentamicina , due composti antibatterici, nelle ricariche della pistola. "Sia nella coltura in piastra Petri che in terreno liquido, ha inibito con successo la crescita di Escherichia coli e Staphylococcus aureus , due batteri comuni inclini a causare infezioni postoperatorie. I farmaci vengono rilasciati lentamente e possono diffondersi direttamente nel sito chirurgico per diverse settimane", afferma.

"Abbiamo confermato il potenziale terapeutico di queste tecnologie utilizzando un modello di coniglio, ma il loro potenziale traslazionale e la sicurezza a lungo termine richiedono ulteriori valutazioni utilizzando un modello animale di grandi dimensioni. Inoltre, continuiamo a ricercare ed esaminare le funzionalità di questo sistema in termini di anti-infezione e rilevamento per applicazioni versatili", osserva il ricercatore.

L'obiettivo è che il materiale si integri biologicamente con il tessuto osseo circostante e si degradi gradualmente nel tempo, venendo sostituito da osso di nuova formazione. Il prossimo obiettivo degli scienziati è ottimizzare ulteriormente il potenziale antibatterico e preparare la procedura per la sperimentazione sull'uomo. "Non sappiamo quanto tempo ci vorrà per raggiungere l'applicazione clinica; continueremo a indagare", conclude Lee.