Sviluppo di un cemento osseo iniettabile, bioattivo e bioriassorbibile per applicazioni di vertebroplastica = Development of an injectable, bioactive and bioresorbable bone cement for vertebroplasty application

Le fratture da compressione vertebrale (FCV) sono spesso una conseguenza dell’osteoporosi a cui si associa una deformazione del corpo vertebrale che arreca intenso dolore al paziente. La vertebroplastica (VP) è un intervento di chirurgia mininvasiva per il trattamento delle FCV e prevede l’iniezione di un cemento osseo nel corpo vertebrale con l’obiettivo di fornire supporto meccanico e stabilizzare la frattura riducendo il trauma operatorio e i tempi di riabilitazione. I cementi utilizzati in VP si possono dividere in due principali categorie: cementi acrilici a base di polimetilmetacrilato (PMMA) e cementi riassorbibili a base di calcio fosfato (CPC) o calcio solfato (CSC). Sebbene gli acrilici siano i più utilizzati perché molto performanti meccanicamente, essi possono portare a un indebolimento delle vertebre adiacenti poiché presentano una rigidezza superiore a quella del tessuto osseo. Inoltre, i cementi acrilici hanno il grande svantaggio di essere bioinerti e di poter rilasciare monomeri potenzialmente tossici. I CPC e i CSC sono apprezzati per le loro ottime proprietà di biocompatibilità e di bioriassorbibilità ma il loro utilizzo è limitato a causa della loro fragilità. Per ovviare a questa carenza, negli ultimi anni la ricerca si è focalizzata sullo sviluppo di formulazioni innovative di CPC/CSC compositi che potessero superare i limiti imposti delle singole matrici a base di calcio mantenendo i benefici dati dalla loro caratteristica più importante, il bioriassorbimento. L’obiettivo di questo lavoro è quello di sviluppare un CSC composito iniettabile e bioriassorbibile per applicazioni di VP impiegando particelle di vetro bioattivo mesoporoso (MBG) contenenti il 10 mol% di ossido di stronzio (MBG_10%Sr) e particelle di zirconia (ZrO2) come fase dispersa. I MBG sono stati scelti in quanto, grazie alla loro struttura mesoporosa, presentano una maggiore area specifica rispetto ai convenzionali vetri bioattivi, a cui corrisponde una bioattività più spiccata. L’inserimento delle particelle di MBG_10%Sr all’interno del cemento mira quindi a conferire sia proprietà di bioattività tipiche dei MBG che proprietà osteoinduttive grazie al rilascio dello ione stronzio. Le particelle di ZrO2 sono state invece inserite per rendere il cemento radiopaco e quindi visibile in fluoroscopia. Sono state studiate due tipologie di CSC composito contenenti rispettivamente particelle nanometriche di MBG_10%Sr sintetizzate tramite sintesi sol-gel tradizionale (SG) e particelle micrometriche di MBG_10%Sr ottenute con tecnica sol-gel assistita da spray-dryer (SD). Per ogni tipologia di cemento sono state investigate diverse composizioni al fine di ottenere quella migliore in termini di iniettabilità, tempo di precipitazione e indurimento, resistenza a compressione, radiopacità, bioriassorbimento, bioattività e capacità di rilascio dello stronzio. Successivamente la composizione ottimale è stata arricchita dall’aggiunta della biomolecola ICOS-Fc prodotta dall’azienda Novaicos, le cui proprietà anti-osteoclastogeniche e anti-tumorali sono documentate in letteratura. ICOS-Fc è stata perciò inserita in forma libera nella fase liquida del cemento affinché il suo effetto inibitorio sul riassorbimento osseo potesse sommarsi agli stimoli osteogenici offerti dai MBG_10%Sr, favorendo la rigenerazione del tessuto. Altresì, se il cemento venisse utilizzato come riempitivo dopo l’asportazione di una massa tumorale, ICOS-Fc potrebbe contrastare eventuali recidive.