Una protesi ortopedica significa una qualità di vita molto diversa da una protesi tradizionale per chi ha dovuto subire, ad esempio, un’amputazione ossea. Attualmente, il numero di pazienti che possono ricevere l’impianto è limitato dal fatto che devono avere una buona capacità di guarigione. Il professor Anders Palmquist studia cosa accade all’incontro tra la superficie dell’impianto e il tessuto osseo dei pazienti. Lo scopo è consentire a un numero molto maggiore di amputati di ricevere un impianto. Un microscopio avanzato, finanziato con i fondi della Lundberg Research Foundation, contribuirà a nuove conoscenze a livello nanometrico su come l’osso guarisce e si sviluppa attorno a un impianto.
Le protesi tradizionali spesso causano problemi ai loro utenti. La vestibilità è raramente perfetta, sono scomode da indossare e la pelle diventa sudata e irritata nell’arco tra la manica e il corpo. Una protesi ortopedica viene fissata con viti in titanio (impianto) allo scheletro del paziente. Gli studi dimostrano che i pazienti con protesi ortopediche usano di più le loro protesi, aumentano la loro mobilità, riducono i problemi e migliorano la qualità della vita.
La maggior parte delle amputazioni in Svezia vengono eseguite a causa del diabete. Attualmente, i diabetici non possono ottenere un impianto artificiale perché il diabete significa anche una scarsa capacità di guarigione. Lo stesso vale per i pazienti con osteoporosi e per i malati di cancro trattati con radiazioni. Pertanto, sono necessarie maggiori conoscenze sul tessuto osseo di questi pazienti e sulla sua capacità di guarire e crescere.
Cellule ossee che comunicano
Anders Palmquist, Professore nel Dipartimento di Scienze dei Biomateriali presso l’Accademia Sahlgrenska dell’Università di Göteborg, concentra la sua ricerca su come si forma il tessuto osseo attorno all’impianto. L’obiettivo è consentire a più persone di essere trattate con protesi ortopediche. Ha sviluppato nuovi metodi per analizzare la chimica e la struttura del tessuto osseo che consentono di vedere come malattie, stili di vita e farmaci influenzano la qualità e la crescita delle ossa. Si tratta di provocare vertigini da vicino al microscopio. A livello nanometrico, il tessuto osseo sembra una stuoia composta da diversi strati di corde, che a loro volta sono costituite da molti minuscoli filamenti che sono proteine con minerali intorno a loro. Sono loro che fanno la forza delle ossa.
Analizzando la struttura dell’osso, possiamo vedere come si è formato. Stiamo esaminando gli osteoblasti, le cellule del tessuto osseo che sentono il carico e i filamenti di collegamento che hanno un diametro compreso tra 200 e 300 nanometri. Hanno un contatto diretto con la superficie dell’impianto e segnalano al sistema corporeo di attivare altri tipi cellulari necessari per la formazione e il rimodellamento osseo. “
Effetti della gravidanza sulla crescita ossea
Grazie a una sovvenzione di 3 milioni di corone svedesi della Lundberg Research Foundation, Anders Palmquist può ora sviluppare ulteriormente l’analisi. Il denaro finanzia l’acquisto di un microscopio AFM*. Viene spesso utilizzato per misurare la topografia della superficie, ad esempio in un campione di tessuto. Ma Anders Palmquist vede altre possibilità.
Il microscopio ha una punta molto sottile che misura appena sopra la superficie. Vogliamo comprimerlo nel materiale e misurare le forze, la rigidità, nel tessuto. Quindi possiamo mettere in relazione la struttura ossea e la composizione chimica con le proprietà meccaniche e capire di più su come l’osso è influenzato da entrambi gli impianti, diversi stati patologici e come viene caricato. Quando si cammina o si sta in piedi su una protesi ortopedica, il carico sullo scheletro aumenta. Il tessuto osseo scheletrico risponde al carico e cambia continuamente per creare la massima resistenza in base al carico a cui è esposto. Abbiamo bisogno di maggiori conoscenze su questo processo”.
Nuove possibilità con la simulazione
Insieme ad altri ricercatori in Israele, Anders Palmquist sta anche lavorando per costruire una banca di conoscenza di tutti i dati che emergono. La banca della conoscenza sarà una piattaforma per simulare la crescita ossea attorno agli impianti.
“Utilizzando le simulazioni, possiamo continuare a costruire nuove conoscenze riducendo allo stesso tempo la ricerca sperimentale. Ad esempio, possiamo supporre che le ossa si stiano formando a una certa velocità e vedere come la velocità influenzi lo sviluppo meccanico dell’osso. Quindi possiamo aggiungere parametri aggiuntivi e vedere il loro effetto sul tessuto osseo”.
Un’altra area importante da approfondire è come la superficie dell’impianto interagisce con la biologia. Tramite la dottoranda Paula Giraldo Osorno, il gruppo di ricerca di Anders Palmquist sta partecipando a un progetto dell’UE che studia come alterare la superficie degli impianti in modo che le cellule del tessuto osseo prosperino e crescano bene mentre i batteri no.
“L’infezione è un grosso problema e non vogliamo dover usare antibiotici”, spiega Anders Palmquist.
Più adattamento individuale
E la ricerca di Anders Palmquist non dovrebbe solo consentire a più persone di ottenere impianti. Gli impianti saranno migliorati anche attraverso la regolazione individuale.
“Con le possibilità della simulazione, saremo in grado di sviluppare modi per adattare i materiali e le proprietà della superficie degli impianti in modo specifico al tipo di osso di ciascun paziente e ottenere così una guarigione localizzata ben funzionante. Inoltre, il design dell’impianto può essere ulteriormente modificato per soddisfare ogni paziente”.
Il nuovo microscopio non è ancora stato posizionato, ma il processo di acquisto è iniziato.
“Diverse apparecchiature AFM sono utili in diverse cose. Vogliamo un microscopio che possa essere utilizzato da molti colleghi qui nel dipartimento, ma deve essere davvero valido per le nostre esigenze”.
* AFM: microscopio a forza atomica
Per ulteriori informazioni, si prega di contattare:
Cristina Bachmann
Presidente del Consiglio di Amministrazione
Fondazione di ricerca Lundberg
Cellulare: +46727 19 70 45
[email protected]
primo larco
Membro del Consiglio Direttivo
Fondazione di ricerca Lundberg
Cellulare: +46734 33 71 40
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Anders Palmquist
Sig
Dipartimento di Scienze dei Biomateriali,
Accademia Sahlgrenska, Università di Göteborg
Cellulare: +46706 83 29 66
[email protected]
Fotografo: Magnus Gotander
Didascalie:
- La dottoranda Paula Giraldo Osorno e il professor Anders Palmquist in laboratorio
- Professor Anders Palmquist
- Impiantato nel tessuto osseo
- piantare
IngaBritt e Arne Lundbergs Forskningsstiftelse, che festeggia quest’anno il suo quarantesimo anniversario, È stata fondata da IngaBritt Lundberg nel 1982 in memoria del marito grossista, Arne Lundberg, nato nel 1910 a Göteborg. La fondazione ha lo scopo di promuovere la ricerca medico scientifica principalmente legata al cancro, alle malattie renali e all’ortopedia e di dare priorità all’approvvigionamento di attrezzature, ausili e attrezzature. Negli anni dal 1983 al 2021, sono state assegnate 573 sovvenzioni per un valore totale di 965 milioni di corone svedesi, di cui 37 milioni di corone svedesi nel 2021. La ricerca nella regione di Göteborg ha la precedenza. La sede della Fondazione si trova a Göteborg.
www.lundbergsstiftelsen.se
Anders Palmquist Sulla sua ricerca:
Le protesi amputate ortopediche migliorano la funzione fisica e la qualità della vita dei pazienti. Sviluppando nuovi metodi basati sulla microscopia a energia nucleare, stiamo esplorando come lo sviluppo meccanicistico del tessuto osseo avvenga su scala nanometrica e come sia influenzato dalla progettazione dell’impianto, dalla gravidanza e dalla malattia. La conoscenza viene utilizzata per migliorare la progettazione dell’impianto per il trattamento di pazienti con qualità scheletrica e capacità di guarigione ridotte”.
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