Valutazione in vitro di un sostituto d’osso multifunzionale

a base fosfatica D. Bollati, M. Morra, C. Cassinelli, G. Cascardo

Nobil Bio Ricerche, Via Valcastellana 26, 14037 Portacomaro (AT) Italia

www.nobilbio.itdbollati@nobilbio.it

Conflitto di interessi

Nobil Bio Ricerche trae profitto dallo sviluppo di nuovi processi di modifica superficiale dei dispositivi medici

Introduzione: i sostituti d’osso

La loro origine può essere umana, animale o sintetica;

un sostituto d’osso sintetico dovrebbe essere biocompatibile, osteoconduttivo, possibilmente anche osteogenico ed osteoinduttivo;

spesso utilizzati in presenza di infezioni delivery di antibiotici nel sito implantare

Polveri o scaffolds usati per riempire le cavità ossee in applicazioni quali:

- maxillofacciale

- dentale

- chirurgia protesica

- chirurgia spinale

Obiettivo dello studio

Sviluppo di un processo di modifica superficiale di un sostituto d’osso sintetico a base fosfatica:

Prevenzione colonizzazione batterica

Induzione crescita di osso all’interfaccia

Sostituto d’osso sintetico “multifunzionale”

- cofibrillazione collagene - vancomicina;collagene

Materiali e metodi

- βTCP 75% - HAP 25% Simbolo Formula Ca/P

HAP Ca10(PO4)6(OH)2 1,67

TCP Ca3(PO4)2 1,5

- dimensioni granuli: 300 μm/ 1 mm

Modifica superficiale “CVHA”:

- crosslink ( per evitare attacco collagenasi-ialuronidasi )

~ 200 nm

vancomicina

Granuli

βTCP 75% - HAP 25%

- legame acido ialuronico in presenza di vancomicina;ac. ialuronico

Risultati: effetto anti-batterico

0

20

40

60

80

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

ore rilascio

ug v

anco

mic

ina/

100

mg

Profilo di rilascioInibizione crescita batterica

ctrl “CVHA”

Risultati: valutazione effetto biologico

“Osteoimmunology: crosstalk between the immune and bone system”

T. Nakashima, H. Takayanagi ; J Clin Immunol (2009) 29:555–567

la formazione di osso dipende dal bilanciamento tra l’azione degli osteoblasti e degli osteoclasti

il differenziamento osteoclastico è stimolato dalle citochine prodotte dalle cellule infiammatorie e da molecole segnale specifiche prodotte da osteoblasti e fibroblasti

un sostituto d’osso osteogenico dovrebbe favorire la formazione di osso

gli effetti del sostituto d’osso sulle cellule infiammatorie dovrebbero essere valutati

analisi dell’espressione genica di macrofagi e osteoblasti

Risultati: effetto biologico (macrofagi) Espressione genica macrofagi J774A.2

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

MCP-1 IL-1 IL-6 IL-10

fold

exp

ress

ion

24h

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

MCP-1 IL-1 IL-6 IL-10

fold

exp

ress

ion

4h

Ctrl

CVHA

MCP-1, IL-1, IL-6

IL-10

geni “pro-infiammatori”

gene “anti-infiammatorio”

Risultati: effetto biologico (osteoblasti)

Espressione genica osteoblasti SaOs-2

72h

0

0,5

1

1,5

2

2,5

ALP BSP RANKL

fold

exp

ress

ion

24h

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

ALP BSP RANKL

fold

exp

ress

ion

Ctrl

CVHA

ALP, BSP

RANKL

geni “pro-osteogenici”

gene “anti-osteogenico”

osteoblasti

RANKL

ALP, BSP

IL-1, IL-6, MCP-1

IL-10

monociti

Effetto biologico: discussione

osteoclasti

differenziamento La modifica CVHA sembra influenzare in vitro i meccanismi di rimodellamento osseo

Conclusioni

materiale sintetico biodegradabile e osteoconduttivo a base fosfatica

il rilascio di vancomicina è immediato ed efficace per inibire la crescita batterica in vitro

la presenza di acido ialuronico e collagene ha in vitro un effetto anti-infiammatorio sui macrofagi e pro-osteogenico sugli osteoblasti

modifica superficiale con collagene, acido ialuronico e vancomicina (stabile anche dopo sterilizzazione)

la modifica superficiale potrebbe influenzare i meccanismi di segnale coinvolti nel rimodellamento osseo, spostando l’equilibrio verso la generazione di osso, anziché verso il suo riassorbimento

Grazie per l’attenzione

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