Un team di scienziati e dentisti dei biomateriali presso la UCLA School of Dentistry ha sviluppato una nanoparticella che, sulla base di esperimenti iniziali sugli animali, potrebbe migliorare il trattamento per i difetti ossei.

Un articolo che descrive l'anticipo è pubblicato oggi sulla rivista Progressi scientifici .

difetti ossei, che può essere causato da lesioni traumatiche, infezione, osteoporosi o rimozione di tumori, sono difficili da trattare per i chirurghi ortopedici. E la necessità di innesti ossei sta diventando più comune grazie in parte all'invecchiamento della nostra popolazione:le lesioni ossee sono particolarmente diffuse tra gli anziani.

Oggi, il trattamento standard per i difetti ossei è un innesto osseo, che comporta il trapianto di osso sano da un'altra parte del corpo per riparare l'area danneggiata. Però, la procedura può causare complicazioni, comprese le infezioni da cui viene prelevato l'osso trapiantato, sanguinamento e danni ai nervi.

Quindi i ricercatori hanno rivolto la loro attenzione ai liposomi, minuscole sacche sferiche che derivano da lipidi naturalmente esistenti. I liposomi sono stati utilizzati dagli anni '90 per trattare il cancro e le malattie infettive, e più recentemente sono in fase di studio per il loro possibile utilizzo nell'ingegneria del tessuto osseo. Possono essere usati per somministrare nutrienti e farmaci nel corpo e possono facilmente entrare nelle cellule per somministrare il loro prezioso carico, ma hanno alcuni inconvenienti:sono fisicamente instabili e può essere difficile controllare come e quando rilasciano i farmaci.

Per contribuire a migliorare la loro stabilità e migliorare la loro capacità di formare ossa nel corpo, i ricercatori dell'UCLA hanno sviluppato un nuovo tipo di liposoma chiamato sterosoma. (Il nome è ispirato dal fatto che contengono un'alta concentrazione di steroidi.)

Per produrre gli sterosomi, gli scienziati hanno sostituito il colesterolo, un componente importante dei liposomi, con ossisterolo, un tipo di colesterolo che ha un ruolo chiave nello sviluppo scheletrico e nella guarigione delle ossa. Nei test su topi con difetti ossei, i ricercatori hanno scoperto che gli sterosomi hanno attivato con successo la rigenerazione ossea da soli, senza bisogno di farmaci terapeutici.

"I liposomi sono generalmente costituiti da sostanze farmacologicamente inattive, " disse Min Lee, l'autore corrispondente del documento e un professore di scienza dei biomateriali presso la scuola di odontoiatria. "L'inclusione dell'ossisterolo nella nostra formulazione liposomiale non solo ha aumentato la stabilità delle nanoparticelle, ma ha anche stimolato le cellule a svilupparsi in cellule che formano l'osso".

In una seconda fase dello studio, i ricercatori volevano vedere come potevano rendere lo sterosoma ancora più efficace.

Hanno aggiunto la loro nanoparticella di sterosomi a un'impalcatura di ingegneria dei tessuti, una struttura spesso utilizzata per spostare e far crescere le cellule staminali naturali, che è abbinato al sito del difetto e viene utilizzato durante le procedure di innesto osseo. Hanno caricato gli sterosomi con un farmaco per la costruzione delle ossa chiamato purmorphamine. Prossimo, hanno immobilizzato lo sterosoma carico di farmaco su un'impalcatura per garantire che gli sterosomi rimanessero concentrati nelle aree difettose e rilasciassero i farmaci dove erano più necessari il più a lungo possibile.

In uno studio di sei settimane su topi con difetti ossei nel cranio, i ricercatori hanno visto una riduzione media di circa il 50% delle dimensioni dei difetti dopo l'impianto dello scaffold caricato con il farmaco.

"Utilizzando la nostra nanoparticella, che abbiamo trovato ha capacità intrinseche di formazione dell'osso, insieme all'aggiunta di farmaci terapeutici, siamo stati in grado di accelerare il processo di rigenerazione ossea, "Lee ha detto. "I nostri farmaci confezionati con nanoparticelle saranno utili in molte situazioni cliniche in cui è richiesto l'innesto osseo per trattare i difetti scheletrici che non guariscono e le relative patologie ossee".

Dott. Paul H. Krebsbach, professore di parodontologia e preside della scuola di odontoiatria, disse, "La ricerca condotta da Min Lee e dal suo team dimostra che gli sforzi di ricerca dell'UCLA Dentistry vanno ben oltre il trattamento delle malattie del cavo orale, e le loro scoperte hanno implicazioni più ampie per il trattamento dei difetti ossei in tutto il corpo".