LA NUOVA FRONTIERA DELLA RIGENERAZIONE OSSEA

SMARTBONE
LA NUOVA FRONTIERA DELLA RIGENERAZIONE OSSEA
Tipologie di impianto d’ossa
● autograft (osso ricavato dallo stesso paziente, spesso deriva dalla
cresta illiaca);
● allograft (osso di un cadavere ottenuto di solito tramite le banche
di ossa ),
● xenograft (ossa derivate da animali)
● synthetic (spesso è fatto in idrossiapatite o altre sostanze
biocompatibili, che hanno prestazioni meccaniche simili all’osso)..
Smartbone è un impianto fatto in composito (xeno-synthetic graft)
composto da una matrice derivata da minerali bovini, rinforzata con
biopolimeri e collagene.
Per produrre la matrice ossea di origine bovina l’azienda ha
selezionato direttamente bovini completamente certificati,
allevati in nuova Zelanda (BSE country)
L’idrossiapatite è il principale
costituente minerale del
tessuto osseo. Infatti il 99%del
calcio presente nel corpo
umano è immagazzinato nel
tessuto osseo sotto forma di
idrossiapatite..
SMARTBONE®
➔ è un sostituto osseo composito costituito da una matrice minerale naturale d’origine bovina,
rinforzata con polimeri sintetici biodegradabili e derivati del collagene naturale d’origine bovina.
➔ è disponibile sia sotto forma di granuli, che di blocchi, e anche sagomato in forme speciali.
➔ è un Dispositivo Medico sterile monouso;
➔ è consigliato per ricostruzione e riempimento di difetti ossei e aumento osseo.
➔ è per esempio consigliato per riempimento di difetti ossei e aumento osseo nei casi di:
● Aumento/ricostruzione della cresta alveolare;
● Riempimento degli alveoli post-estrattivi;
● Implantologia: preparazione del letto per l’impianto, riempimento delle
deiscenze dell’osso, aumento del pavimento sinusale;
● Parodontologia: riempimento di difetti ossei, sostegno per la membrana in
fase di rigenerazione guidata dei tessuti (GTR);
910 polyglactine
Polyglycolic acide
PGA
è caratterizzato da instabilità idrolitica (legami estere.) Il processo di degradazione è erosivo e sembra
seguire due passaggi, durante i quali il polimero viene riconvertito ad acido glicolico.
1. Nella prima fase l'acqua si insinua nelle regioni amorfe non cristalline del materiale, scindendo i legami
estere presenti;
2. la regione amorfa è stata erosa e lascia esposta all'azione dell'acqua la porzione cristallina del
polimero. Quando la struttura cristallina collassa, la catena polimerica si dissolve.
In condizioni fisiologiche:
l'acido poliglicolico si degrada ad opera di processi di idrolisi casuale, ma anche ad opera di alcune classi
di enzimi, in particolare appartenenti alla famiglia delle esterasi.
Il polimero viene poi completamente riassorbito dall'organismo in una finestra temporale di 4-6 mesi.
PLA
Viene usato nella configurazione PDLLA per scaffolds di bone engineering.
La scelta è legata alla struttura porosa del materiale: risulta bioassorbibile, bioattivo, in grado di
supportare l’osteoinduzione e di garantire la vita delle cellule.
Caratteristiche principali
Biocompatibilità
Microstruttura con porosità aperta,
simile a quella dell’osso umano
Promozione della
colonizzazione
cellulare
Estrema affinità con il sangue
elevata idrofilicità
Stimola l’attivazione dei segnali
chimici necessari a promuovere il
processo osteogenico
Prestazione
meccaniche
elevate e alta
tenacità
Complesse manovre chirurgiche
Modellazione precisa
Uso di viti di fissaggio
SMARTBONE® ha una struttura macro e microporosa simile a quella dell’osso umano.
La formazione e la crescita di nuovo osso nella sede dell’impianto sono favorite dal
volume dei pori collegati fra loro e dalla composizione naturale. Nel tempo
SMARTBONE® è in parte trasformato dagli osteoclasti dagli osteoblasti
(rimodellamento fisiologico).
Grazie alle sue proprietà, SMARTBONE® rappresenta un’alternativa concreta
all’impiego dell’osso autologo in alcuni tipi di difetti. Le elevate caratteristiche
meccaniche ne rendono preciso il taglio su misura e facile l’innesto con appositi sistemi
di osteosintesi, cui è offerta un’alta tenuta.
L’insieme di biopolimeri e derivati del collagene facilita la ritenzione di sangue ed attiva
la cascata dei segnali rigenerativi nel sito del difetto. Biopolimeri e derivati del collagene
si riassorbono lentamente nel giro di diverse settimane mentre il sostituto si integra con il
tessuto ricevente.
Biocompatibilità
Cresta illiaca umana fisiologica, 100 µm
Smartbone, 100 µm
Valutazione della microstruttura attraverso microCT scanning sia in EM/SEM (electron microscopy)
Prestazioni meccaniche
Test di compressione su 10x10x10 mm SmartBone blocks were performed
using a calibrated MTS 858 MiniBionix.
Braking Stress of about 20MPa (av.)
– Elastic Modulus of about 0,2GPa (av.)
– Breaking torque under screw fixation (screw tenacity) >55Ncm
(av.)
Per rendere le valutazioni più realistiche , il prodotto è stato
analizzato sia in ambiente secco sia in ambiente umido in modo da
riprodurre le condizioni di impianto.
Idrofilicità
Smartbone riesce a garantire inn meno di un’ora una capacità di assorbimento pari al 38 % in
peso.
Dagli studi clinici si è osservato che è in grado di trattenere il sangue una volta entrato in situ,
favorendo la coagulazione del sangue e innescando il rilascio di fattori chimici che legano il
materiale con l’ambiente.
Oltre alle analisi previste da ISO10993, sono state condotte analisi di citocompabilità e di cell
viability in vitro utilizzando sia cellule staminali standard, sia cellule staminali mesenchimali
(HatMSCs).
Le indagini biologiche ed istologiche hanno dimostrato come SmartBone sia un substrato molto
adatto sia per l’adesione delle cellule sia per la crescita; in particolare le HatMSCs hanno
dimostrato una maggiore capacità di colonizzare lo scaffold e una volta innestate di
differenziarsi .
Osteointegrazione
Osteointegrazione significa che l'impianto endorale, a guarigione avvenuta dopo un tempo di alcune settimane
all'interno dell'osso, è interamente avvolto da tessuto osseo senza la presenza o l’interposizione di alcun altro
tessuto tra l’osso e la superficie. Da notare che il tessuto osseo che compenetra la superficie dell'impianto è una
struttura viva e attiva biologicamente, quindi del tutto funzionante e funzionale.
Tutta la superficie dell'impianto è ricoperta a strati da zone vitali, con cellule dell'osso (osteociti), cellule deputate
alla sua disgregazione secondo il naturale ciclo vitale (osteoclasti) e cellule deputate all'apposizione della parte
minerale solida (le trabecole osse, formate prevalentemente da fosfato di calcio), gli osteoblasti.
Gli osteoblasti sono gli attori principali della osteointegrazione: subito dopo l'immissione dell'impianto nell'osso, gli
osteoblasti vengono attirati negli spazi ancora non riempiti da osso di guarigione per formare un nuovo osso
mineralizzato che sarà da quel primo momento la base della struttura ossea che farà dell'impianto un tutt'uno con
l'osso che lo circonda.
Nel giro di poche settimane dall’intervento, le piccole zone rimaste vuote attorno all'impianto dentale e la sua
superficie vengono riempite da osso nuovo, vascolarizzato e del tutto vitale, che permetterà all'impianto di essere
una cosa sola con l'osso che lo circonda: a questo punto il processo di osteointegrazione potrà dirsi concluso.
Il meccanismo biologico su cui si basa il
processo d’impianto è l’osteoconduzione e
l’osteoinduzione :
Osteoconduction: il materiale per l’impianto
osseo funge come scaffold per la crescita
del nuovo osso, che si sviluppa partendo
dall’osso nativo. Gli osteoblasti, che
provengono dai bordi del difetto su cui ho
effettuato l’impianto colonizzano e
sfruttano il materiale di impianto come
struttura una volta che si è esteso e
rigenerato per rigenerare il nuovo osso. Si
ha quindi la condizione che il materiale
d’innesto osseo dovrebbe essere
osteoconduttivo.
Osteoinduction : consiste nella
stimolazione delle cellule
osteoprogenitrici di differenziarsi in
osteoblasti per la formazione di
nuovo tessuto osseo
Smartbone è sia un materiale osteconduttivo
sia osteoinduttivo:
Le analisi istologiche e cliniche hanno
confermato che funge sia da scaffold
Per gli osteoblasti già formati , ma anche
innesca la formazione di nuovi osteoblasti
promuovendo più velocemente l’integrazione
dell’impianto.
L’integrazione dell’impianto con SmartBone avviene
in un arco di tempo di 4-6 mesi nel quale si ha :
▪ Neoformazione di osso (tipo 2 o 3)
▪ Riassorbimento dell’innesto ( processo
osteconduttivo e osteoinduttivo)
▪ Degradazione del biopolimero presente
SEM, 100 µm. Immagine di una porzione di Smartbone durante il processo di
colonizzazione delle cellule nel test in vitro. L’immagine evidenzia la ricostruzione del
tessuto osseo dopo soli 7 giorni .
Smartbone è xeno-synthetic graft. Ha un comportamento derivante da DBM (demineralised bone matrix ) ,
migliorato dalla presenza del biopolimero che stimola l’osteoconduzione e l’osteoinduzione.
Effetti collaterali noti
Non si possono escludere del tutto reazioni di incompatibilità nei confronti di SMARTBONE®
poiché non è possibile escludere completamente il pericolo di reazioni allergiche. Le possibili
complicanze che possono insorgere in ogni intervento chirurgico includono gonfiore del sito
operato, necrosi del lembo, emorragia,infiammazione locale, perdita ossea, infezione o dolore 7.
Limitazioni d’uso Impiegare SMARTBONE® con particolare cautela nei seguenti casi:
● Infezioni acute o croniche (per es. osteomielite) nel sito chirurgico,
● Patologie metaboliche non controllate, quali diabete, osteomalacia, disfunzioni tiroidee, gravi
patologie renali o epatiche,
● Terapia cortisonica protratta nel tempo,
● Malattie autoimmuni,
● Radioterapia,
● Forti fumatori.
Non vi sono dati adeguati riguardanti l’uso del prodotto nelle donne in gravidanza o allattamento e
non sono disponibili dati sperimentali sulla sicurezza e l’efficacia di SMARTBONE ® nei bambini
che non hanno raggiunto la maturità scheletrica.
NON TRATTARE CON SMARTBONE® DONNE IN GRAVIDANZA O IN FASE DI ALLATTAMENTO E
SOGGETTI CHE NON ABBIANO RAGGIUNTO LA MATURITÀ SCHELETRICA.
Istologie e densimetrie
F.NERA: Rilevante crescita di nuovo tessuto osseo
intorno a SmartBone
F.GIALLA : numerosi osteociti nelle lacune ossee
F.VERDE: formazioni di osso lamellare maturo ben
evidenti e presenza di tessuto osseo neoformato
nei distretti circostanti.
LINEE VIOLA: linee di crescita ossea ben evidenti.
F.NERE SmartBone viene progressivamente
sostituito da nuovo tessuto osseo neoformato
(F.VERDI )dove sono presenti osteoblasti visibili.
F.GIALLE formazione osso maturo, gli osteoblasti si
trasformano in osteociti.
F.NERE: progressione spaziale del Processo
di osteointegrazione di SmartBone
F. GRIGIE: colonie di osteoblasti adese
supportano la progressiva trasformazione
dell’osso neoformato (F.VERDI),
in osso lamellare maturo (F.GIALLE).
L’analisi tomografica ha confermato l’elevata
integrazione di SmartBone: non si evidenziano
linee di demarcazione tra innesto osseo e osso
nativo.
Tutte le analisi istologiche e densitometriche sono
state effettuate su pazienti 4 mesi dopo l'innesto
Caso applicativo: edentulous area bone graft
initial patient condition
smartbone scewing
flap- detachment
screw placement
smartbone block placement
smartbone drilling
second screw placement
placement of smartbone
microchips
stsing of the closing of the flap
hydrophilicity of smartbone
final adptation of smartbone
membrane placing
closing of the flap
final suture
data: gennaio 2012
luogo: Bucarest, Romania
chirurgo: DR. Giorgio Carusi
Prodotto:smartbone
Surgery: Edentulous area bone graft
BIBLIOGRAFIA
www.Ibi-sa.com
industrie biomediche insubri.
www.sutures.be
Smi: materiali impiegati per le suture. Pdf
In vitro evaluation of novel bioactive composites based on Bioglass®-filled polylactide
foams for bone tissue engineering scaffolds. J.J. Blaker, J.E. Gough, V. Maquet, I.
Notingher, A.R. Boccaccini; J Biomed Mater Res, 67A (2003), pp. 1401–1411