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ePaper created 2015-05-11, 15:34:22 | version 1.33.01
18 Implant Tribune Italian Edition - Maggio 2015Speciale Regeneration SR Il principio programma la fine. Osteointegrazione avanzata mediante unicCa® e PRGF Eduardo Anitua, MD, DDS, PhD; Ricardo Tejero, MEng, PhD << pagina 1 L’integrazione con il tessuto osseo si ottiene e si mantiene quando esiste una intima unio- ne, duratura e funzionale, tra il tessuto ricevente e la superficie dell’impianto1 : in quest’ottica assume grande importanza la progettazione della superficie implantare. Le modifiche delle sue proprietà fisiche, chimiche e biologiche sono state oggetto di innumerevoli pubblicazioni e un recente lavoro del nostro gruppo di ricerca ha fornito un impor- tante contributo alla letteratura con una sintesi attuale, enfatiz- zando l’aspetto dell’interazione biologica2 . I progetti e le funzioni degli impianti intraossei si sono evoluti con l’inserimento gradua- le di elementi biomimetici quali, ad esempio, strutture topografi- che gerarchiche, l’adeguamento geometrico alle biomolecole e alle cellule interessate al proces- so di guarigione ossea o le carat- teristiche di idro-compatibilità, con miglioramenti nella pratica clinica quotidiana variabilmente importanti. Nonostante tutto le sfide tecnolo- giche da superare restano molte- Fattore Funzioni VEGF (fattore di crescita dell’endotelio vascolare) • Promuove la formazione di capillari mediante la stimolazione delle cellule endoteliali. • Consente la permeabilità capillare e la vasodilatazione tramite la produzione di ossido nitrico. • Induce la differenziazione di periciti negli osteoblasti. bFGF (fattore di crescita dei fibroblasti) • Incrementa la produzione di VEGF. • Controlla la proliferazione e la differenziazione osteoblastica. • Stimola l’adesione e la proliferazione fibroblastica e l’espressione genetica di elementi della matrice gengivale PDGF-BB (fattore di crescita derivato dalle piastrine) • Stabilizza e conferisce struttura ai vasi sanguigni mediante la regolazione delle cellule del muscolo liscio e i periciti. • Capta e stimola la migrazione delle cellule madre osteoprogenitrici. TGF-ß (fattore di crescita trasformante beta) • In dosi elevate stimola le cellule endoteliali per l’ingrossamento delle pareti dei vasi sanguigni, ini- bendo la proliferazione e la differenziazione delle cellule madre negli osteoblasti. • In dosi ridotte stimola il rinnovamento dei vasi sanguigni e incrementa la proliferazione e la differen- ziazione delle cellule madre negli osteoblasti. • Aiuta a mantenere il livello osseo limitando l’apoptosi degli osteociti. • Induce la sintesi di glicosaminoglicani osteogenici che agevolano la mineralizzazione della matrice extracellulare. HGF (fattore di crescita degli epatociti) • Incrementa la formazione di vasi sanguigni mediante la stimolazione della proliferazione e la migra- zione delle cellule endoteliali ed ematopoietiche. IGF (fattore di crescita insulino-simile) • Stimola l’angiogenesi e la miogenesi in situazioni di ischemia e danno vascolare. • Incrementa la proliferazione e la chemiotassi osteoblastica. • Riduce l’infiammazione mediante l’inibizione dell’espressione di marcatori genetici pro-infiammatori. BMP (proteina morfogenetica dell’osso) • Stimola la migrazione e la differenziazione delle cellule madre pluripotenziali in osteoblasti. • In dosi elevate riduce la rimodellazione ossea mediante l’inibizione della formazione e attivazione degli osteoclasti. • In dosi ridotte aumenta la rimodellazione ossea stimolando la formazione e attivazione degli osteo- clasti. Tab. 1 - Fattori di crescita coinvolti nell’angiogenesi e osteogenesi e alcune loro funzioni principali. Per ulteriori dettagli sugli effetti dei fattori di crescita si veda Tejero e colleghi2 . Fig. 2 - Coagulazione dl sangue attorno alla superficie unicCa®. Gli ioni di calcio della superficie unicCa® stimolano la coagulazio- ne nel microambiente dell’im- pianto, in modo tale che sin dal primo momento i vari processi rigenerativi vengono rafforzati perché indotti dalla superficie, velocizzando in questo modo la rigenerazione ossea sin dalla collocazione dell’impianto. Fig. 3 - Superfici di impianti modificate con calcio, unicCa® (A) e non modificate (B) confrontate in base alla composizione chimica e agli effetti sulla coagulazione. Gli spettri dei cationi ottenuti mediante ToF·SIMS mostrano che l’elevata affinità dell’ossido di titanio con il calcio determina una superficie estremamente pura di ioni di calcio e di titanio del substrato (A), mentre sulle superfici classiche si riscon- trano abbondanti segnali di idrocarburi (CxHy) adsorbiti dall’aria oltre ai segnali di titanio del substrato (B). La chimica superficiale delle superfici modificate con calcio ne provoca la completa umidificazione in presenza di sangue o PRGF (C.1), cosa che non si verifica sulle superfici classiche (C.2). In presenza di sangue o plasma, le superfici modificate con calcio accelerano la coagulazione e l’attivazione piastri- nica (C, linea rossa), mentre le superfici sprovviste di calcio non lo fanno (C, linea blu). Le interfacce ottenute ogni 15 minuti di esposizione al PRGF sono nettamente diverse, come si può vedere rispettivamente in C.3 e C.4. Sull’impianto unicCa® (C.3) il coagulo è ben adeso alla superficie, mentre ciò non avviene con l’impianto senza calcio in superficie (C.4). Inoltre, in quest’ultimo caso, è possibile osservare alcune bolle dovute alla idrofobicità del materiale che isolano quella parte di superficie implantare dall’ambiente biologico al quale dovrebbe aderire. Per maggiori infor- mazioni su questi risultati si prega di consultare Tejero e colleghi9 , Sánchez-Ilárduya e colleghi11 , Anitua e colleghi12 . plici al fine di fornire un prodot- to sempre più performante da un punto di vista biologico e biomec- canico: da qui l’idea di concepire gli impianti e le relative superfici come agenti attivi del processo rigenerativo, invece di meri sup- porti passivi al carico meccanico funzionale. A tale fine, le nuove strategie di modifica delle superfici classi- che hanno portato a introdurre elementi della matrice extracel- lulare con funzioni note nella formazione, rigenerazione e/o ri- parazione dei tessuti. Questo articolo vuol descrivere in maniera specifica i migliora- menti ottenuti sul processo di osteointegrazione utilizzando impianti con superficie arricchi- ta di ioni calcio (impianti unic- Ca®) bioattivati con plasma au- tologo ricco in piastrine e fattori di crescita (PRGF), sintetizzando i risultati della tesi di dottorato: La bioattivazione degli impian- ti: rigenerazione ossea mediante plasma ricco in fattori di cresci- ta3 , discussa dal dott. Ricardo Tejero presso il dipartimento di Biochimica e Biologia molecolare dell’Università dei Paesi Baschi. La superficie unicCa® Il calcio ionico è un cofattore na- turale e necessario per la cascata di coagulazione consentendo la formazione della matrice fibri- nica e il rilascio controllato dei fattori di crescita grazie alla de- granulazione piastrinica. Il calcio è fondamentale nella formazione e riparazione dell’osso4-7 e nell’o- steointegrazione degli impian- ti, dal momento che modifica la configurazione elettronica della superficie implantare permet- tendone l’adesione di proteine e cellule, nonché la loro attivazione e funzionalizzazione. Lo ione calcio vanta una grande affinità con l’ossido di titanio e, tramite le sue due cariche positi- ve, stabilisce ponti elettrostatici sia con la superficie dell’impian- to, caricata negativamente, sia con le superfici anioniche (carica- te negativamente) di un gran nu- mero di proteine implicate nelle fasi di guarigione e di rigenera- zione tissutale6,8,9 . A differenza di qualsiasi altra fixture, l’impianto dotato di su- perficie unicCa® si presenta con una superficie umida dovuta all’idratazione naturale degli ioni di calcio che rivestono la sua superficie, senza bisogno di rima- nere immerso in alcuna soluzio- ne liquida (Fig. 1). Questi ioni, rilasciati spontane- amente nell’alveolo implantare all’inserimento della fixture, accelerano la formazione della matrice provvisoria di fibrina e l’attivazione piastrinica, indiriz- zando e condizionando fortemen- te in senso positivo le prime fasi rigenerative che avvengono a stretto contatto con l’impianto (Figg. 2, 3). In questo modo la su- perficie unicCa® è in grado di mo- dulare la composizione e la con- formazione del microambiente rigenerativo sin dall’inizio della rigenerazione. La bioattivazione autologa: PRGF Il PRGF è una tecnologia proget- tata per la somministrazione di fattori di crescita piastrinici e plasmatici endogeni (materiale completamente autologo) nella zona lesa al fine di promuoverne la guarigione e la rigenerazione dei tessuti. Le piastrine contenute nel PRGF sono fondamentali nel processo di guarigione delle ferite. Dopo la loro attivazione, le piastrine rilasciano una grande varietà di proteine e citochine che svolgono funzioni chiave nei processi oste- ogenici (Tab. 1)13-18 . La diversità e complessità dei mediatori biolo- gici presenti nel PRGF rendono questa tecnologia uno strumento particolarmente interessante per il suo impiego clinico in svariati ambiti biomedici19-22 (Fig. 4). >> pagina 19