La medicina rigenerativa punta a ripristinare la funzionalità di tessuti gravemente danneggiati tra cui, molto rilevanti, i tessuti del sistema muscolo-scheletrico come le ossa che sono deputate a funzioni fondamentali come il sostegno, il movimento, la masticazione e la manipolazione di oggetti. IIn NIPROGEN sono stati messi a punto processi di sintesi inorganica ispirati alla natura in grado di generare impianti ad elevata affinità composizionale e strutturale con il tessuto osseo naturale. In particolare, sono stati realizzati impianti ossei a struttura porosa orientata e gerarchicamente organizzata, indicati per rigenerazione di lunghi segmenti di osso portante carico, e impianti ossei macroporosi ad elevata stabilità meccanica, adatti per ricostruzione di grandi difetti ossei in regioni cranio-maxillofacciali.
Cellula mesenchimale adesa su substrati ceramici bioattivi
Sono stati messi a punto processi di trasformazione di templati naturali in impianti ossei ad architettura gerarchicamente organizzata e composizione ad elevata affinità con la fase minerale dell’osso. Il processo di trasformazione, basato su reazioni di chimica eterogenea in sistemi 3-D e processing a bassa temperatura, guidati dal templato originale, è stato ottimizzato per ottenere impianti biomorfici di dimensioni adeguate per la sperimentazione clinica in lunghi segmenti di osso portante carico. I nuovi impianti mostrano composizione altamente bioattiva e una struttura porosa multi-scala e orientata per favorire la resistenza a carichi meccanici agenti in ossa segmentali. Un differente prodotto è stato realizzato grazie allo sviluppo di nuovi processi di formatura 3-D basati su foaming di sospensioni ceramiche per l’ottenimento di impianti ossei macroporosi ad elevata stabilità meccanica, adatti per ricostruzione di grandi difetti ossei in regioni cranio-maxillofacciali. Il nuovo processo sfrutta la capacità di formazione di bolle di gas ad elevato grado di stabilità ed interconnessione all’interno di sospensioni ceramiche ad elevata densità e coesione. Gli impianti finali hanno eccellenti proprietà osteointegrative tali da poter consentire il recupero funzionale biomeccanico ed estetico, quindi sono promettenti per ricostruzione di grandi difetti ossei in regioni cranio-maxillofacciali.
I nuovi impianti hanno caratteristiche uniche di bioattività e osteointegrabilità che promettono di fare notevoli passi avanti per la risoluzione di problemi clinici ancora irrisolti, legati alla rigenerazione di regioni ossee di dimensione critica, particolarmente lunghi segmenti di osso portante carico e grandi lacune ossee in regioni cranio- maxillofacciali. L’abilità osteointegrativa dei nuovi impianti consente di assecondare i processi di crescita ossea che, soprattutto nel bambino, rendono necessarie continue procedure di revisione degli impianti.
I nuovi impianti biomorfici hanno applicazione specifica nell’osso lungo, grazie alla porosità orientata che massimizza le proprietà meccaniche nella direzione longitudinale. Potenzialità applicative anche in altri distretti ossei e come mezzi di osteosintesi. I nuovi impianti macroporosi da foaming hanno specifica indicazione per regioni cranio- maxillofacciali, grazie alla possibilità di ottenerli in grandi dimensioni e di lavorazione meccanica 3-D personalizzata.
Prodotti di NIPROGEN: in alto un impianto biomorfico per osso lungo; in basso un impianto ceramico per ampie regioni craniomaxillofacciali
Rigenerazione di regioni ossee portanti carico
I nuovi impianti biomorfici, sviluppati mediante una tecnologia di nuova generazione inventata da ISTEC-CNR, sono stati sperimentati in vari test preclinici per validare l’efficacia in termini di induzione dei processi di rigenerazione ossea e abilità di sostenere tali processi quando impiantati in regioni portanti carico, particolarmente lunghi segmenti ossei. Gli impianti, grazie a composizione e struttura gerarchicamente organizzata estremamente affine a quella dell’osso e non ottenibile con processi convenzionali di fabbricazione, hanno mostrato eccezionali abilità osteoinduttive sia in bioreattore che in modelli in vivo, dove tessuto osseo altamente organizzato si è formato in regioni ectopiche subcutanee. Inoltre gli impianti hanno mostrato performance meccaniche “damage-tolerant” simili a quelle esibite dal tessuto osseo naturale. Test preclinici clinicamente rilevanti sono stati poi effettuati impiantando i nuovi dispositivi in metatarso di grande animale, riscontrando la completa rigenerazione dell’osso in sei mesi con riassorbimento dell’impianto, e nessun effetto secondario riscontrato nel corso del follow up. Questo risultato è assolutamente eccezionale e di grande rilevanza per future applicazioni cliniche pilota, e dimostra che l’ottenimento di impianti biomimetici, ad elevata affinità con i tessuti naturali, è un fattore chiave per l’efficacia rigenerativa.
GreenBone ortho srl Istituti Ortopedici Rizzoli
I nuovi dispositivi e la nuova tecnologia necessaria alla loro realizzazione sono coperti da brevetti internazionali,. Sono state avviate le procedure per la certificazione CE e FDA e a breve partirà la sperimentazione clinica pilota (Fase 1) multicentrica a livello europeo.
Nuovi materiali sviluppati nel progetto e loro futura applicazione clinica