Progetti interni alla Linea di Ricerca
Ortopedia Generale/Traumatologia:

Rivestimento di materiali da impianto per fissazione esterna ed interna con materiali bioattivi per favorire i processi di osteointegrazione in osso sano ed osteopenico - In chirurgia ortopedica ricostruttiva vengono impiegati numerosi mezzi di fissazione che oltre ad essere biocompatibili devono osteointegrarsi meccanicamente e biologicamente con il tessuto osseo. La superficie degli impianti, la stabilità primaria, la risposta precoce ossea all’impianto, la fissazione biologica, il carico meccanico ed  i processi di rimodellamento sono i principali fattori che influenzano l’osteointegrazione degli impianti. Le complicanze legate alla scarsa osteointegrazione degli impianti ortopedici per la fissazione delle fratture sono più frequenti quando i biomateriali vengono impiantati in osso osteoporotico a causa di deficit strutturali, biomeccanici e biologici legati all’invecchiamento ed alla patologia stessa. Per questi motivi, sono di grande interesse i biomateriali metallici con superfici modificate al fine di stimolare la risposta cellulare e tessutale agli impianti e, di conseguenza, il successo della chirurgia ricostruttiva. Solitamente vengono impiegati rivestimenti di materiali ceramici o di titanio a morfologia e biochimica tale da stimolare la crescita ed il rimodellamento osseo. La valutazione preclinica di questi dispositivi richiede l’impiego di modelli sperimentali anche di tipo patologico.

Trattamento delle lesioni articolari traumatiche e degenerative con stimolazione biofisica - La stimolazione biofisica con campi elettromagnetici pulsati, di adeguata frequenza ed intensità, ha dimostrato con studi in vitro di aumentare la produzione di fattori anabolici quali TGFβ, BMPs, la sintesi di matrice extracellulare (proteoglicani, collageno) e di inibire i processi infiammatori a seguito dell’aumento dei recettori adenosinici A2a sulle membrane cellulari. Studi hanno dimostrato che la stimolazione rallenta la progressione delle lesioni osteoartrosiche all’articolazione del ginocchio e migliora significativamente il successo degli interventi chirurgici con impiego di innesti osteocondrali autologhi per le lesioni cartilaginee traumatiche. Lo scopo delle ricerche in questo settore è quello di continuare l’attività di ricerca per approfondire le valutazioni precliniche sulle stimolazioni biofisiche per quanto riguarda i meccanismi d’azione, le modalità di applicazione e l’efficacia terapeutica preclinica a confronto con terapie tradizionali anche in associazione a trattamenti chirurgici per la rigenerazione della cartilagine (es. microfratture, trapianti osteocondrali, terapie cellulari).

Stimolazione dei processi di rigenerazione ossea con terapie biofisiche - Diverse sono le terapie fisiche che agiscono sul tessuto osseo: campi elettromagnetici pulsati, ultrasuoni, onde d’urto. Pur essendo numerose le applicazioni cliniche, alcuni aspetti dell’azione biologica esercitata dalla stimolazione biofisica ed i meccanismi d’azione a livello cellulare non sono ancora stati completamente compresi. Sono in corso diversi studi sul ruolo terapeutico della stimolazione biofisica per la  riparazione delle perdite di sostanza ossee trabecolari, le fratture diafisarie e relative complicanze, l’osteointegrazione degli impianti. 

 Biomateriali per il trattamento delle perdite di sostanza ossee -  La riparazione dell’osso in presenza di ampie perdite di sostanza costituisce un problema clinico rilevante in campo ortopedico ed in chirurgia orale e maxillo-facciale. Attualmente, l’osso autologo costituisce il gold standard per migliorare i processi di rigenerazione; tuttavia l’interesse è rivolto anche ai materiali di sintesi aventi caratteristiche di biocompatibilità, osteoconduzione, osteoinduzione e proprietà meccaniche. Scopo delle ricerche in questo settore è la valutazione di nuovi biomateriali sviluppati da esperti nel settore della sintesi e caratterizzazione di biomateriali concepiti per la riparazione delle perdite di sostanza ossee e valutare la traslazione clinica dei risultati.

Nuovi biomateriali, cementi porosi e mezzi di fissazione a rilascio controllato di antibiotico per le infezioni ossee - Le infezioni post-traumatiche e post-chirugiche ortopediche rappresentano ancora una grave complicanza del trattamento delle fratture esposte e degli impianti protesici. Ancora oggi il débridement chirurgico dell’osso osteomielitico, la rimozione dei mezzi di sintesi o delle protesi e la somministrazione per via sistemica o locale di antibiotici specifici rappresentano i trattamenti indicati per queste complicanze.
Nella maggior parte dei casi i microorganismi responsabili sono Gram-positivi ed in particolare i ceppi dello Staphylococcus, molti dei quali hanno svillupato resistenza alla meticillina o alla gentamicina. Alcuni ortopedici hanno proposto l’utilizzo di cementi antibiotati, di spaziatori e chiodi in cemento antibiotato o di altri biomateriali riassorbili anch’essi caricati con antibiotici da applicare nella sede di infezione dopo il débridement chirurgico. L’aminoglicoside gentamicina, per le sue caratteriche chimiche è considerato idoneo per un lento rilascio da PMMA. Recentemente, per far fronte alla crescente antibiotico resistenza, è stato proposto l’utilizzo di vancomicina, tobramicina e teicoplanina, da sole o in associazione con la gentamicina, per caricare dispositivi in PMMA. Lo scopo del progetto è di verificare la biocompatibilità e biofunzionalità di nuovi cementi ossei porosi caricabili al momento dell’intervento chirurgico con antibiotici singolarmente o in associazione. Questo consentirebbe l’utilizzo di questi nuovi cementi ossei in implantologia protesica per la reviisione di protesi settiche, o per la realizzazione di spaziatori o per rivestire mezzi di fissazione interna per le fratture settiche.