I biomateriali stanno diventando una parte importante di molte procedure terapeutiche e diagnostiche e la ricerca in questo campo sta crescendo rapidamente. Alcune delle aree più interessanti sono ortopedia , oftalmologia , trattamenti contro il cancro e cure dentistiche.
Un biomateriale è una sostanza che è stata progettata per assumere una forma che viene utilizzata per dirigere il corso di una procedura terapeutica o diagnostica .
Sebbene molti degli studi sui biomateriali siano attualmente condotti su modelli animali o in-vitro , gli scienziati prevedono che i risultati saranno presto utilizzati negli studi sull'uomo.
Oftalmologia e BioMateriali
La membrana amniotica (AM) è stata utilizzata per molti anni nella chirurgia ricostruttiva dell'occhio. Recentemente, sono state proposte nuove tecniche per rendere più efficiente la sostituzione della cornea. Questo particolare intervento viene spesso eseguito quando si verifica una lesione permanente dell'occhio causata da una malattia o da ustioni chimiche.
L'AM è ottenuta dallo strato più interno della placenta e ha proprietà antinfiammatorie e anti-cicatrici, che lo rendono un buon sostituto di membrana. Tuttavia, il tessuto AM è naturalmente sottile e annebbiato, che può influenzare la visione di una persona. Gli scienziati stanno ora studiando modi per irrigidire e chiarire otticamente le AM creando un laminato di tessuto. Credono che le loro scoperte aiuteranno ad anticipare l'AM in modi che meglio applicano il materiale nella chirurgia ricostruttiva dell'occhio umano.
Biomateriali per una migliore diagnostica e trattamento del cancro
Ci sono stati anche molti progressi nell'utilizzo di diversi biomateriali nel trattamento del cancro. Questi includono l'utilizzo di materiali originali per stabilire la diagnosi e la prognosi di diversi tipi di cancro, nonché il loro utilizzo per fornire farmaci antitumorali in modo più efficace.
Le terapie che mirano direttamente ai tumori sono state riconosciute come un modo preferibile per trattare il cancro. Sono in grado di rilasciare colpi più grandi alle cellule tumorali e causare meno effetti collaterali.
Ai fini della terapia oncologica localizzata, i ricercatori dell'Università di Adelaide, in Australia, hanno progettato e progettato un implan t basato su filo di titanio 3D con array di nanotubi di titania che possono essere caricati con un farmaco antitumorale e fungere da dispositivo per la somministrazione di farmaci. I loro studi hanno dimostrato che quando la terapia antitumorale viene erogata con i nuovi impianti, le cellule del cancro al seno hanno meno probabilità di sopravvivere. Nel corso della loro ricerca, tre giorni dopo l'inserimento dell'impianto, le cellule tumorali hanno iniziato a regredire. I ricercatori sottolineano inoltre che questo nuovo approccio chemioterapico potrebbe essere adattato ad altri tipi di cancro in futuro.
La somministrazione di farmaci al sito esatto di una lesione è un approccio che viene anche testato in altre aree della medicina. Ad esempio, le infezioni batteriche resistenti ai farmaci, che sono diventate un problema crescente a causa dell'uso eccessivo di antibiotici, potrebbero essere curabili utilizzando gli ultimi progressi nei biomateriali. I veicoli mesoporosi silice nano argento sono stati già utilizzati su modelli di topi per somministrare antibiotici nelle aree dell'infezione resistente.
Nella ricerca sugli animali, le nanoplastiche hanno dimostrato di essere molto efficaci nell'uccidere i batteri, usando contemporaneamente sia argento che antibiotici.
Ingegneria dei tessuti cartilaginei
La dottoressa Tanya Levingstone del Royal College of Surgeons in Ireland (RCSI) sta esplorando un'altra interessante area della ricerca sui biomateriali. Levingstone fa parte del gruppo di ricerca sull'ingegneria delle ossa e dei tessuti. Questo gruppo ha compiuto alcuni progressi significativi nella progettazione di un materiale che può aiutare a rigenerare le articolazioni danneggiate. Il gruppo di ricerca ha unito le proprie forze con il centro di ricerca AMBER ( Advanced Materials and BioEngineering Research) e ha sviluppato uno scaffold poroso multistrato 3D costituito da collagene, idrossiapatite e acido ialuronico.
Tutte queste sostanze sono presenti in un'articolazione sana e hanno il potenziale per dirigere attivamente le cellule del corpo per riparare le articolazioni danneggiate.
Nei loro studi più recenti, i ricercatori irlandesi hanno testato il composto su una puledra purosangue di 15 mesi. Il cavallo soffriva di una malattia degenerativa di entrambe le sue articolazioni del ginocchio conosciute come osteocondrite dissecante. Alcuni casi di questa condizione possono essere così gravi negli animali che devono essere sottoposti ad eutanasia. Dopo aver subito una procedura artroscopica di routine che ha rimosso i frammenti instabili del ginocchio, gli scaffold multistrato sono stati impiantati nelle articolazioni del cavallo. Di conseguenza, nuove ossa e cartilagine si sono formate, come rivelato da un'indagine cinque mesi dopo la procedura iniziale. Il giovane cavallo con prospettive precedentemente tristi ora è tornato alla formazione per gli eventi di salto ostacoli.
Il materiale è stato brevettato ed è ora noto come ChondroColl. È il secondo prodotto del team nel campo della rigenerazione ossea. Precedentemente, hanno ingegnerizzato e testato uno scaffold di rigenerazione ossea denominato HydoxyCall, che è già approvato CE ed è stato introdotto sul mercato da una società start-up di RCSI, chiamata SugarColl Technologies. ChondroColl è attualmente in attesa di approvazione regolamentare e si prevede che i primi studi sugli esseri umani con difetti osteocondrali possano iniziare nel prossimo futuro.
Soppressione della carie dentaria
Ricercatori dell'Università della Pennsylvania stanno studiando modi migliori per rimuovere la placca dentale che a volte può causare l'insorgenza della carie. Hanno ingegnerizzato nanoparticelle catalitiche con un'attività simile al perossido che può disturbare la matrice protettiva che circonda i batteri che si trovano nella vostra bocca. Questa nuova strategia è stata finora testata sui modelli di roditori e ha mostrato una significativa riduzione della carie. Il team spera di applicare presto questa conoscenza per il trattamento della malattia orale umana. Stanno proponendo di includere le nanoparticelle catalitiche con perossido in dentifricio e collutori commerciali come una nuova strategia anti-litica nella lotta contro la carie.
fonti:
David F, Levingstone T, O'Brien F, et al. Guarigione ossea migliorata mediante l'impianto di impalcatura collagene-idrossiapatite nel trattamento di una grossa cisti ossea mandibolare aneurismatica multilaterale in una puledra purosangue. Journal of Tissue Engineering & Regenerative Medicine [seriale online]. Ottobre 2015; 9 (10): 1193.
Gao L, Liu Y, Koo H, et al. I nanocatalizzatori promuovono il degrado della matrice di biofilm di Streptococcus mutans e migliorano l'uccisione batterica per sopprimere la carie dentale in vivo. Biomateriali [seriale online]. 29 maggio 2016; 101: 272-284.
Hariya T, Tanaka Y, Yokokura S, Nakazawa T. Laminati di membrana amniotica umana resiliente e trasparente per trapianto di cornea. Biomateriali, [seriale online]. 1 settembre 2016; 101: 76-85.
Kaur G, Willsmore T, Evdokiou A, et al. Impianti in filo di titanio con matrici di nanotubi: un modello di studio per il trattamento localizzato del cancro. Biomateriali [seriale online]. 1 settembre 2016; 101: 176-188.
Meller D, Pauklin M, Thomasen H, Westekemper H, Steuhl KP. Trapianto di membrana amniotica nell'occhio umano. Deutsches Ärzteblatt International. 2011; 108 (14): 243-248. doi: 10,3238 / arztebl.2011.0243.
Stack J, Levingstone T, David F, et al. Riparazione di lesioni osteocondrite dissecanti di grandi dimensioni utilizzando un nuovo costrutto multistrato di ingegneria tessutale in un atleta equino. Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine [seriale online]. 20 maggio 2016; Disponibile da MEDLINE, Ipswich, MA. Accesso all'11 giugno 2016.
Wang Y, Ding X, Gu H, et al. Veicoli mesoporosi di silice nano caricati con antibiotici, caricati con antibiotici come sinergico agente antibatterico per il trattamento di infezioni resistenti ai farmaci. Biomateriali [seriale online]. 2 giugno 2016; 101: 207-216.