Gabbi C., Cacchioli A., Ragionieri L.
Dipartimento di Salute Animale – Facoltà di Medicina Veterinaria - Università degli studi di Parma
Alcuni problemi nel settore ortopedico e maxillo-facciale nascono dalla incapacità del tessuto osseo ad autoripararsi in situazioni determinate da patologie dovute a traumi.
Per risolvere questi problemi possono venire utilizzati prelievi autologhi di osso, sebbene siano limitati i distretti scheletrici idonei a permettere l'applicazione di tale metodica. Inoltre possono insorgere problemi quali infezioni e, comunque, tutte le problematiche legate a tali interventi, non ultimo, il ripetersi dell'atto operatorio.
Una sfida degli ultimi anni è quella di trasformare un sistema da semplicemente biodegradabile a bioattivo che interagisca nel processo fisiologico di guarigione. (1, 3, 6, 7 e 8)
Per superare tali difficoltà e realizzare l'obiettivo predetto vengono studiati materiali di sintesi quali l'Idrossilapatite (HA) e Vetri biologicamente attivi come il Biovetro (BV), utilizzati sotto forma di rivestimenti protesici ottenuti con la tecnica della deposizione su supporto metallico tramite plasma-spray, entrambi con capacità di legarsi direttamente ai tessuti ossei circostanti senza formazione di tessuto connettivo fibroso, ma con tempi di degradazione ed effetto osteoconduttivo diversificati (2, 4 e 5).
Al fine di sfruttare le caratteristiche peculiari di entrambi i materiali, si è pensato di effettuare un rivestimento costituito da due strati, uno superficiale costituito da BV e uno più profondo da HA, in modo da ottenere, nei tempi immediatamente successivi all'impianto protesico, gli effetti osteoconducenti dovuti all'azione della degradazione del BV e, nei tempi più lunghi, il perdurare del legame diretto fra HA e tessuto osseo neoformato, garantendo in tal modo la continuità fra tessuto osseo e impianto senza soluzioni di continuo favorenti la neoformazione di tessuto connettivo fibroso, causa a lungo termine della mobilizzazione della protesi.
Il piano sperimentale ha previsto l'utilizzo di 8 conigli di razza White New Zealand, di sesso maschile, del peso di 3,5 ± 0,2 Kg, in età riproduttiva. Sono stati previsti 4 tempi sperimentali: 15 giorni, 1, 2 e 4 mesi.
Il materiale impiantato era costituito da provini in titanio: Æ 5 mm, lunghezza 20 mm, e da provini in titanio rivestiti, in due tempi, da HA (100 m m di spessore) e BV (50 m m di spessore).
I provini, tramite intervento chirurgico in anestesia generale (0,1 ml/Kg Prequillan (FATRO), 0,25 ml/Kg KETAVET 100 (GELLINI)), sono stati posizionati nell'epifisi distale del femore, mediante un foro praticato a livello del solco della troclea, previo scapsulamento della rotula, fino a raggiungere il canale midollare. L'intervento è stato effettuato in modo da ottenere una identica collocazione dell'impianto.
Per valutare i tempi della crescita ossea perimplantare si sono utilizzati marcatori quali: Calceina Verde [20 mg/Kg (SIGMA)] e Xylenol Orange [90 mg/Kg (FLUKA)]. Tali sostanze sono state somministrate, per via sottocutanea, rispettivamente: un mese e una settimana prima della data del sacrificio.
Le porzioni ossee contenenti il provino sono state trattate con le normali tecniche istologiche per l'osservazione dei campioni non decalcificati. Le sezioni, dello spessore di 40, 60, 80 e 100 m m, ottenute attraverso l'uso di un microtomo a lama circolare diamantata (Leitz 1600), sono state osservate al microscopio ottico a luce polarizzata, con e senza l'interposizione della lamina compensatrice (gesso Zeiss) e al microscopio ottico a fluorescenza.
Caratteristiche del gruppo sperimentale:
L'osservazione dei preparati ottenuti dai segmenti ossei appartenenti agli animali sacrificati a 15 gg. permette di valutare le caratteristiche del provino impiantato sia per quanto riguarda le caratterristiche del rivestimento che la situazione tissutale perimplantare.
Le immagini ottenute con l'osservazione a luce U.V. evidenziano la presenza dei due strati di materiale (fig.1) di rivestimento del provino.
Fig. 1 - Osservazione al Microscopio ottico a luce U.V. (Ingrandimento 10X). L'immagine evidenzia la presenza dei due strati di rivestimento del provino. A= Metallo; B Idroxilapatite; C= Biovetro; D= Cavità midollare.
Lo studio dei tessuti perimplantari alle varie altezze evidenzia l'assenza di strutture ossee fra la corticale e l'impianto che viene, pertanto, a trovarsi libero nei movimenti se sottoposto a forze, essendo senza punti di appoggio. È importante sottolineare questa topografia, in quanto la risposta osteogenetica perimplantare risulta diversa a seconda della localizzazione più o meno prossima a tessuto osseo.
I preparati dei provini appartenenti ai gruppi sperimentali a 1-2-4 mesi evidenziano, a livello del rivestimento, una progressiva diminuzione dello strato superficiale di BV sino alla sua completa scomparsa con la permanenza, a 4 mesi, solo del rivestimento di HA.
Per quanto riguarda la componente tissutale si osserva, parallelamente alla degradazione dello strato superficiale di BV, una osteogenesi perimplantare sino alla formazione, nei provini a 4 mesi, di uno spesso strato di tessuto osseo inglobante il provino.
In particolare, l'osservazione dei preparati dei gruppi sperimentali a 1 e 2 mesi evidenzia la presenza di tessuto osseo intorno al provino e la graduale scomparsa dello strato di biovetro, indice dell'azione osteoconduttiva del materiale degradato.
Il tessuto osseo formatosi in assenza di carico meccanico si presenta organizzato in lamelle, disposte circolarmente intorno al provino, come nei sistemi circonferenziali. Sono evidenziabili vasi e gli osteociti risultano ravvicinati. Le linee di marcatura, osservabili a luce U.V., sottolineano la neodeposizione del tessuto osseo.
Le osservazioni effettuate sui preparati a 4 mesi dall'impianto (Fig. 2) mostrano, sempre, la presenza di un manicotto di tessuto osseo attorno al provino.
Fig. 2 - Osservazione al Microscopio ottico a luce polarizzata (Ingrandimento 10X). L'immagine evidenzia la scomparsa dello strato superficiale di rivestimento vetroso (Biovetro) e il conseguente contatto del tessuto osseo neoformato con lo strato di HA. Nel tessuto osseo compaiono le strutture osteoniche, che ne rimodellano la primitiva organizzazione in lamelle, disposte circolarmente attorno al provino. A= Metallo; B Idroxilapatite; E= Tessuto Osseo.
A questo tempo sperimentale si evidenzia la scomparsa dello strato superficiale di rivestimento vetroso (Biovetro) e il conseguente contatto del tessuto osseo neoformato con lo strato di HA.
La degradazione del materiale vetroso e la conseguente fine della cessione delle sostanze osteoconduttive non ha favorito una ulteriore deposizione del tessuto osseo perimplantare che si è ancorato al rivestimento di HA.
Il tessuto osseo appare organizzato anche in strutture osteoniche che compaiono all'interno della disposizione a lamelle, evidenziata nei quadri fino ai 2 mesi.
Nel tessuto osseo è dunque in atto un rimaneggiamento evidenziato dalla comparsa delle strutture osteoniche e dalle relative linee di marcatura.
Le analisi istologiche e le successive osservazioni evidenziano l'azione del doppio strato di rivestimento: il Biovetro, materiale degradabile, nel primo periodo, in cui occorre stimolare l'osteogenesi, induce la neodeposizione ossea; quindi l'HA, materiale non degradabile, fornisce un supporto che permette il mantenimento del contatto diretto tra osso neoformato e protesi.
Parole Chiave: Tessuto osseo, Idrossilapatite, Biovetro.
Key words: Bone tissue, Hidroxilapatite, Biovetro
RIASSUNTO - Gli autori riportano i risultati di una sperimentazione
riguardante l'impianto, in femore di coniglio, di provini di titanio rivestiti,
con la tecnica del plasma-spray, con un doppio strato di materiale: costituito
da HA, a contatto col provino metallico, rivestita a sua volta da uno strato
di Biovetro.
Le verifiche dei preparati per l'osservazione microscopica ottenuti da gruppi
sperimentali a 1-2-4 mesi dall'impianto, permettono di evidenziare la progressiva
degradazione sino alla sua scomparsa nel gruppo sperimentale a 4 mesi, del rivestimento
più superficiale costituito da Biovetro e la contemporanea formazione
già nei gruppi sperimentali a 2 mesi di uno spesso strato di tessuto
osseo. Il permanere dello strato profondo di rivestimento in HA permette al
tessuto osseo neoformato di legarsi direttamente all'impianto senza formazione
di tessuto connettivo interposto.
SUMMARY - The authors report the results of experimentation
concerning the implantation of titanium specimens in the femur of a rabbit which
are coated with a double layer: Biovetro and Hidroxilapatite using the plasma
spray technique.
Microscope observation obtained from experimental groups at 1, 2 and 4 months
allow the progressive degradation to be highlighted. This degradation is evident
up to the disappearance in the experimental group at 4 months of the top Biovetro
coating and the simultaneous formation in the experimental group at 2 months
of a thick layer of bone tissue. The permanence of the lower layer of HA coating
allows the newly formed bone tissue to connect itself directly to the implant
without the formation of connective tissue.
Si ringrazia la Biocoatings (Fornovo Taro (PR)) per la collaborazione fornita.
Bibliografia