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Fogli di grafene stampati in 3D col laser per le future protesi ossee antibatteriche e personalizzate

24.01.18 - Realizzati ‘fogli nanotecnologici’ per costruire un nuovo tessuto osseo che un giorno potrà essere usato su pazienti per la riparazione personalizzata di parti lesionate del loro scheletro. I fogli di grafene funzionano come stampi in 3D su cui prende forma il nuovo osso. La figura sullo stampo viene incisa da un raggio laser e può essere modificare a seconda della forma che si vuole ottenere.

L'innovativa tecnologia è stata messa a punto dal team di Massimiliano Papi dell’Istituto di fisica dell’Università Cattolica insieme al direttore dell’Isc-Cnr Claudio Conti, ed è stato reso noto su 2D Materials, rivista scientifica internazionale peer-reviewed che si occupa di nuove applicazioni dei materiali bidimensionali come il grafene. 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 potrà beneficiare anche delle naturali proprietà antibiotiche dell’ossido di grafene. “Il potere antibiotico rappresenta un ulteriore vantaggio di questo tipo di materiale”, spiega il professor Papi che subito aggiunge:“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”.

Nel corso della ricerca, inoltre, 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, le 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. E a tale riguardo, Wanda Lattanzi, ricercatrice dell’Istituto di anatomia umana e biologia cellulare dell’Università Cattolica, che ha collaborato allo studio, sottolinea: “Le cellule mesenchimali stromali (msc) sono le cellule staminali isolate da tessuti di un individuo adulto, in grado di riparare ossa e cartilagine, ma anche tessuto adiposo, muscoli e vasi”.

Il direttore Isc-Cnr Claudio Conti a sua volta commenta: “Si tratta di una sorprendente applicazione della propagazione di luce laser nei mezzi complessi con importanti applicazioni in campo medico. La possibilità di modulare spazialmente la componente ossea 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. 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’aspettativa 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. (red)


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