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.it
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Conflitto di interessi
Nobil Bio Ricerche trae profitto dallo sviluppo di nuovi
processi di modifica superficiale dei dispositivi medici
Introduzione: i sostituti d’osso
Polveri o scaffolds usati per riempire le cavità ossee in applicazioni quali:
- maxillofacciale
- dentale
- chirurgia protesica
- chirurgia spinale
 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
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”
Materiali e metodi
- βTCP 75% - HAP 25%
- dimensioni granuli: 300 μm/ 1 mm
Modifica superficiale “CVHA”:
Simbolo
Formula
Ca/P
HAP
Ca10(PO4)6(OH)2
1,67
TCP
Ca3(PO4)2
1,5
- cofibrillazione collagene - vancomicina;
- legame acido ialuronico in presenza di vancomicina;
- crosslink ( per evitare attacco collagenasi-ialuronidasi )
~ 200 nm
Granuli
βTCP 75% - HAP 25%
collagene
vancomicina
ac. ialuronico
Risultati: effetto anti-batterico
ug vancomicina/100 mg
Inibizione
Profilo
crescita
di rilascio
batterica
“CVHA”
ctrl
80
60
40
20
0
0
50
100
150
200
250
300
350
ore rilascio
400
450
500
550
Risultati: valutazione effetto biologico
“Osteoimmunology: crosstalk between the immune and bone system”
T. Nakashima, H. Takayanagi ; J Clin Immunol (2009) 29:555–567
 un sostituto d’osso osteogenico dovrebbe favorire la formazione di osso
 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
 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
4h
24h
4
1,2
3,5
1
3
fold expression
fold expression
1,4
0,8
0,6
0,4
2,5
2
1,5
1
0,2
0,5
0
0
MCP-1
IL-1
MCP-1, IL-1, IL-6
IL-10
IL-6
IL-10
MCP-1
geni “pro-infiammatori”
gene “anti-infiammatorio”
IL-1
IL-6
Ctrl
CVHA
IL-10
Risultati: effetto biologico (osteoblasti)
Espressione genica osteoblasti SaOs-2
24h
1,4
72h
2,5
1,2
fold expression
fold expression
2
1
0,8
0,6
0,4
1,5
1
0,5
0,2
0
0
ALP
ALP, BSP
RANKL
BSP
RANKL
geni “pro-osteogenici”
gene “anti-osteogenico”
ALP
BSP
Ctrl
CVHA
RANKL
Effetto biologico: discussione
monociti
osteoblasti
ALP, BSP
IL-1, IL-6, MCP-1
IL-10
RANKL
differenziamento
osteoclasti
La modifica CVHA sembra influenzare in
vitro i meccanismi di rimodellamento osseo
Conclusioni
 materiale sintetico biodegradabile e osteoconduttivo a base fosfatica
 modifica superficiale con collagene, acido ialuronico e vancomicina
(stabile anche dopo sterilizzazione)
 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
 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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