Un gruppo di ricerca dell'Università di Malaga, il Centro andaluso di nanomedicina e biotecnologia-BIONAND, l'Istituto Tecnologico delle Isole Canarie, l'azienda Osteobionix, e il CIBER (Centro di rete per la ricerca biomedica) ha sviluppato un rivestimento per protesi in titanio basato su polimeri ramificati 3D che possono incorporare sostanze che facilitano il legame con l'osso. Questo meccanismo facilita il riconoscimento delle cellule ossee dell'impianto, migliorando così l'osteointegrazione e prevenendo sia il rigetto che l'usura della massa ossea e dell'impianto stesso.

Il risultato è un impianto in titanio rivestito con una nanostruttura ramificata tridimensionale, chiamato dendrimero, che funge da ponte tra il titanio e l'osso e che trasporta anche sostanze che facilitano la formazione di nuovo tessuto sulla superficie della protesi. Ciò garantisce che la componente sana si leghi alla protesi facendo avvenire la fissazione in modo naturale, più stabili e duraturi rispetto a quelli attuali.

Il metodo proposto dai ricercatori nell'articolo "Dendritic Scaffold on Titanium Implants. A Versatile Strategy Increasing Biocompatibility, "pubblicato sulla rivista polimeri , conferisce caratteristiche specifiche agli impianti, poiché hanno una struttura più omogenea con una maggiore integrità, che provoca una minore usura. Offre inoltre la possibilità di controllarne la composizione per la somministrazione di farmaci specifici al fine di evitare rigetti e infezioni.

Nello specifico, gli esperti hanno incluso frammenti di proteine ​​che il corpo produce naturalmente, note come fibronectine, che favoriscono il legame delle cellule ossee all'impianto. Queste molecole fanno crescere e proliferare le cellule, conseguente maggiore accettazione dell'elemento esterno. Leonor Santos Ruiz, un ricercatore dell'Università di Malaga e uno degli autori dell'articolo, ha dichiarato alla Fundación Descubre:"Le integrine delle cellule funzionano come uncini perfetti che si attaccano ai frammenti di fibronectina introdotti nella struttura del dendrimero, ottenere una solida integrazione tra l'impianto e l'organismo."

In questo modo, ogni ramo dell'impalcatura si attacca all'osso con questi uncini, ancorando in tal modo l'impianto e favorendo la naturale realizzazione delle connessioni grazie all'integrazione del metallo con il tessuto vivente. "Queste proprietà uniche rendono i sistemi dendrimerici adatti a un'ampia varietà di applicazioni nella medicina rigenerativa, " ha aggiunto il ricercatore.

Così, oltre alle fibronectine, altre sostanze potrebbero essere incorporate, come sostanze antinfiammatorie, che favoriscono il recupero dei tessuti dopo l'installazione della protesi, o antibiotici, per evitare problemi frequenti negli impianti attuali, come le infezioni batteriche.

Gli impianti si sono trasformati in osso

I problemi derivanti dalle sostituzioni con materiale metallico sono solitamente dovuti a sovraccarichi, che può portare alla perdita di ossa sane, usura dell'impianto stesso, o una scarsa interazione osso-impianto che si traduce in rigetto o infezione.

Gli esperti sono già al lavoro per confermare l'idoneità del suo utilizzo nei pazienti come è stato dimostrato in laboratorio. Inoltre, lo considerano un'opzione praticabile e applicabile per gli impianti dentali, e per la mascella piena, protesi dell'anca o del ginocchio. "Questi ultimi hanno attualmente una vita lavorativa di circa 10 anni. Con questa nuova struttura la durata sarebbe maggiore, " ha concluso il ricercatore.

Il lavoro di questi esperti ha modificato le superfici dei dendrimeri con il frammento di fibronectina noto come "dominio RGD, " che consiste di soli tre amminoacidi (arginina, glicina, e aspartato) che fungono da ancoraggio per i recettori della membrana cellulare chiamati integrine. Questi recettori trasmettono alle cellule numerosi segnali cruciali sull'ambiente circostante e determinano se la cellula può aderire o meno a un particolare materiale.

I metalli, polimeri e prodotti sintetici utilizzati per realizzare le protesi odierne mancano del dominio RGD, poiché non sono materiali biologici, e quindi è difficile per le cellule riconoscerli. Quando il metallo è rivestito con un dendrimero recante il dominio RGD, la cellula trova un punto di ancoraggio in quel metallo e ad esso si lega naturalmente. Questa composizione ha quindi favorito e migliorato l'adesione cellulare alle superfici in titanio, che ne aumenta la biocompatibilità, questo è, la sua capacità di essere accettato dall'organismo. Facendo così, il dendrimero è fissato all'osso, che lo interpreta come parte di sé e non come qualcosa di estraneo, e sia l'impianto che il luogo in cui è installato sono in grado di parlare lo stesso 'linguaggio biologico' e non c'è rigetto.