Ricerca, foglietti di grafene per la stampa di protesi ossee su misura

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Fogli ‘nanotecnologici’ di grafene per costruire nuovo tessuto osseo che un giorno potrà essere usato su pazienti per la ricostruzione personalizzata di parti lesionate del loro scheletro. I fogli funzionano come stampi in 3D su cui prende forma il nuovo osso. La figura sullo stampo è incisa da un raggio laser e si può personalizzare a seconda della forma che si vuole ottenere. A sviluppare il nuovo materiale i ricercatori della Facoltà di medicina e chirurgia dell’università Cattolica del Sacro Cuore di Roma, in collaborazione con esperti del Consiglio Nazionale delle Ricerche di Roma. A ottenere il risultato il team di Massimiliano Papi dell’Istituto di Fisica dell’università Cattolica, insieme a Claudio Conti, direttore dell’Istituto dei Sistemi Complessi-Isc del Cnr di Roma, una ricerca pubblicata su ‘2D Materials’. La scoperta è stata anche citata in un articolo su Nanotechweb.org, rivista online dell’Istituto di fisica del Regno Unito (Iop). L’uso di questi fogli di grafene in campo clinico potrebbe beneficiare anche delle naturali proprietà antibiotiche dell’ossido di grafene. “Il potere antibiotico – spiega Papi – rappresenta, quindi, un ulteriore vantaggio di questo tipo di materiale. Infatti oltre a controllare i processi osteogenici, il grafene possiede anche una naturale attività antibatterica. Questo è particolarmente interessante perché uno dei problemi principali quando si inserisce in un organismo un materiale sintetico è l’insorgenza di infezioni post operatorie”. Le cellule mesenchimali stromali (Msc) “sono cellule staminali isolate da tessuti di un individuo adulto, in grado di riparare ossa e cartilagine, ma anche tessuto adiposo, muscoli e vasi”, spiega Wanda Lattanzi, ricercatore dell’istituto di Anatomia Umana e Biologia Cellulare dell’Università Cattolica, che ha collaborato allo studio.
Gli esperti dell’Università Cattolica si sono resi conto che a seconda della ‘figura’ dello stampo impressa sul foglio di grafene con il raggio laser, queste cellule staminali si depositano sul foglio formando nuovo osso in modo ordinato. Più precisamente laddove il laser ha inciso il foglio le staminali si accumulano e formano osso, laddove il foglio non è inciso dal laser le staminali non si trasformano in cellule ‘mature’. Il laser, a differenza di trattamenti con agenti chimici, permette di ‘disegnare’ sulla superficie del foglio uno specifico profilo e modulare di conseguenza dove si avrà più materiale osseo. “Si tratta di una sorprendente applicazione della propagazione di luce laser nei mezzi complessi con importanti applicazioni in campo medico”, spiega Conti. “La possibilità di modulare spazialmente la componente ossea – precisa Papi – permetterebbe di poter disegnare tessuti ad hoc ovvero ‘personalizzati’ a seconda del tipo di esigenza anatomica e patologica del singolo paziente”. “Nel nostro lavoro, abbiamo dimostrato che è possibile controllare il modo in cui le cellule staminali migrano, si orientano, si accumulano e ‘maturano’ su una superficie appositamente progettata con uno specifico disegno laser”, afferma Papi. “La nostra strategia – conclude – potrebbe rivoluzionare la medicina e la chirurgia rigenerativa perché ci consente di progettare una struttura ossea personalizzata su una superficie antibatterica”. L’auspicio è che i risultati di questa ricerca sui materiali, associata con le potenzialità delle cellule staminali, portino a una nuova classe di nanomateriali con proprietà uniche e con un notevole impatto nel settore delle nanotecnologie e della salute.