211service.com
Ripristino delle ginocchia danneggiate
Carson Palmer, il quarterback titolare dei Cincinnati Bengals, è stato un contendente NFL MVP nel 2005 fino a quando non ha subito una lesione al legamento crociato anteriore (LCA), la principale struttura di supporto del ginocchio, che è comunemente ferito negli sport. La ricostruzione chirurgica è in genere necessaria per riparare il legamento, ma i metodi attuali continuano a richiedere tempi di recupero significativi, durante i quali un paziente può subire una perdita di forza e funzionalità. Ora, i ricercatori dell'Università della Virginia hanno bioingegnerizzato una nuova sostituzione del LCA utilizzando un processo di intrecciatura in fibra polimerica 3D. È il primo progetto di scaffold sintetico a dimostrare un'eccezionale rigenerazione e guarigione dei tessuti e potrebbe portare a una promettente tecnologia di sostituzione dei legamenti.
Il nostro obiettivo era rigenerare l'ACL utilizzando i principi di progettazione classici dell'ingegneria e materiali con proprietà meccaniche che imitano l'ACL naturale, afferma Catone Laurencin , il team leader e presidente del Dipartimento di Chirurgia Ortopedica dell'Università della Virginia. Il suo team ha scoperto che potrebbe utilizzare il suo sistema di polimeri sintetici di nuova concezione con cellule ACL per ricostruire il legamento e produrre tessuto di neolegamento. Qualsiasi soluzione che possa essere escogitata per accelerare la guarigione e la funzione a lungo termine è estremamente importante per i pazienti, afferma Laurencin.
L'attuale trattamento chirurgico richiede che un chirurgo ortopedico rimuova il LCA strappato e lo sostituisca con un nuovo legamento realizzato con tessuto autotrapiantato, che viene prelevato dal tessuto sano del paziente (di solito da una striscia di tendine sotto la rotula o i muscoli posteriori della coscia), o da tessuto allotrapianto, che viene prelevato da un cadavere. Per fare ciò, vengono praticati dei fori nei punti della tibia e del femore in cui si attacca l'ACL e il nuovo legamento viene fatto passare attraverso i fori e tenuto in posizione con viti. Sia che si utilizzi l'autotrapianto o il tessuto allotrapianto, il trattamento richiede un lungo tempo di guarigione che va, a seconda della gravità della lesione, da sei mesi a un anno, durante il quale il paziente potrebbe dover indossare un tutore o usare le stampelle e sottoporsi a terapia fisica. Palmer ha trascorso gli ultimi due di quasi sei mesi di riabilitazione facendo da quattro a sei ore di forza e flessibilità al giorno con un allenatore di prestazioni. Ciò ha portato al suo recupero di circa l'80% all'inizio del campo di addestramento di calcio.
Diversi gruppi hanno esplorato impalcature simili a legamenti utilizzando fibre di collagene, seta e compositi, ma con scarso successo. Non è stato fatto molto lavoro di successo sui legamenti di ingegneria tissutale, dice Robert Langer , professore di ingegneria chimica e biologica al MIT. Questo [lavoro del team di Laurencin] è una scoperta molto significativa. Non ho mai visto nessuno fare quello che stanno facendo con i legamenti prima.
La sostituzione del LCA sviluppata dal team di Laurencin utilizza un polimero biocompatibile clinicamente testato e approvato dalla FDA, il polilattide (PLLA), che viene spesso utilizzato nei sistemi di somministrazione di farmaci, dispositivi biomedici, placche ossee e suture. Il team di Laurencin utilizza il polimero per stabilizzare il ginocchio mentre l'impalcatura favorisce la rigenerazione di nuovo tessuto legamentoso. Il polimero è un materiale assorbibile: le sue proprietà meccaniche e la sua massa diminuiscono con il tempo e in modo tale da consentire una risposta biologica favorevole.
Il design dello scaffold sintetico consente la graduale dissoluzione del materiale sintetico e promuove la crescita ottimale delle cellule del legamento per la formazione di un neolegamento, spiega Laurencin. Utilizzando un processo a cui si riferisce come intrecciatura di fibre polimeriche 3D, il team di ricercatori ha fabbricato un'impalcatura 3D intrecciando le fibre del polimero PLLA. Questo metodo consente alle cellule di muoversi in modo efficiente attorno al materiale sintetico e di produrre fibre di collagene e vasi sanguigni freschi molto più velocemente rispetto ai metodi attuali. L'intrecciatura del legamento conferisce anche forza alla struttura.
Per valutare i legamenti di nuova bioingegneria, il team di Laurencin ha condotto uno studio, pubblicato nel numero del 27 febbraio di Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , utilizzando soggetti di coniglio. Lo studio ha testato due tipi di scaffold: uno seminato con cellule degli ACL dei conigli e uno costituito solo da materiale sintetico. Il team ha sostituito chirurgicamente l'ACL strappato di ciascun coniglio con uno dei due tipi di impalcature, utilizzando la stessa procedura chirurgica che sarebbe stata utilizzata sugli esseri umani. Ogni scaffold è stato progettato per essere leggermente più piccolo dell'ACL di coniglio originale per consentire la rigenerazione dei tessuti: crescita tissutale nella porzione intra-articolare o articolare e crescita cellulare nella porzione dello scaffold attaccato all'osso.
Lo studio è stato condotto utilizzando 32 conigli esaminati a 4 e 12 settimane, l'inizio e la fine del periodo cruciale di guarigione. I risultati per l'impalcatura seminata sono stati ritenuti notevoli da Laurencin, il quale afferma che entro 48 ore dall'intervento i conigli camminavano normalmente. Lo studio ha riportato l'infiltrazione di collagene e cellulare nell'impianto a 4 settimane e a 12 settimane le cellule ai margini dello scaffold avevano generato fibre di collagene per la formazione di un nuovo legamento. Oltre a dimostrare tempi di recupero più rapidi ea breve termine, il neolegamento ha mostrato una resistenza meccanica sufficiente.
Questa è la prima matrice di ingegneria tessutale per ACL a dimostrare una tale formazione di neolegamenti, in termini sia di vascolarizzazione che di formazione di collagene, afferma Laurencin. Ciò fornisce la speranza di essere in grado di rigenerare l'ACL negli esseri umani e, si spera, aprirà la strada a nuovi paradigmi di trattamento dei pazienti.
Sebbene i risultati preliminari di Laurencin siano promettenti, alcuni dei conigli nel gruppo seminato, e quasi tutti i conigli nel gruppo non seminato, hanno subito la rottura dei legamenti, forse perché i conigli, a differenza degli umani, non aderiscono a un programma di terapia fisica, né sono abituati a proteggere i loro legamenti. Laurencin prevede di continuare a monitorare i conigli e condurrà uno studio di follow-up con animali più grandi e, infine, umani.
Per atleti come Palmer, il sistema potrebbe fare la differenza tra avere una grande carriera e una mediocre.