Pensiamo che i gusci d'uovo siano fragili. Eppure questi gusci sottili e facilmente fragili possono essere la chiave per realizzare innesti ossei migliori e più forti per l'uomo.
I ricercatori dell'Università del Massachusetts Lowell (UML) hanno sviluppato un metodo per utilizzare particelle microscopiche di gusci d'uovo polverizzati per aiutare a far crescere nuovo osso. Poiché i gusci d'uovo sono realizzati principalmente con carbonato di calcio, un materiale che abbiamo già nelle nostre ossa, i ricercatori sperano che sarà accettato più facilmente dall'organismo. Il materiale potrebbe un giorno essere utilizzato per aiutare a riparare le ossa colpite da incidenti, difetti alla nascita o malattie.
"Vi è una grande necessità di sviluppare materiali nuovi e funzionali per riparare e rigenerare l'osso danneggiato", afferma Gulden Camci-Unal, professore di ingegneria chimica presso la UML che ha guidato la ricerca. “Nel nostro laboratorio ci piace adottare approcci non convenzionali; guardiamo la natura e proviamo a vedere cosa possiamo usare che già esiste. "
Ci sono milioni di interventi chirurgici di innesto osseo in tutto il mondo ogni anno. I pezzi di osso utilizzati per gli innesti possono provenire dai corpi dei pazienti o dai cadaveri, nonché da vari sintetici. Ma non tutti gli innesti hanno successo. A volte gli innesti non riescono a indurre la formazione ossea, a volte sono respinti dal corpo.
Il metodo di Camci-Unal, recentemente descritto sulla rivista Biomaterials Science, prevede l'uso di particelle di guscio d'uovo schiacciate per rinforzare gli idrogel, reti di polimeri che possono trattenere grandi quantità di acqua mantenendo la loro struttura. Da soli, gli idrogel sono morbidi e morbidi; i gusci d'uovo aiutano a rafforzarli. Il materiale serve quindi come impalcature 3D per osteoblasti o cellule ossee.
Gulden Camci-Unal, a destra, con il dottorando Xinchen Wu (UML) L'uso di gusci d'uovo è stato attraente nella sua semplicità, dice Camci-Unal. Non è qualcosa di sintetico che deve essere progettato in un laboratorio. È prontamente disponibile. Di solito è anche sprecato.
"Stiamo cercando di adottare un approccio più semplice qui, che può sia a beneficio dell'ambiente che della scienza biomedica", afferma.
La squadra di Camci-Unal ha avuto successo con il materiale in laboratorio; non è stato ancora testato su animali o umani. Il prossimo passo sarà quello di esaminare i medici per capire le esigenze dei pazienti. Il team ha richiesto un brevetto per il materiale e continua a studiarlo, facendo ulteriori test su micro e nanoscala per capire meglio come funziona.
"Stiamo cercando di capire sostanzialmente quali proprietà dovremmo migliorare meglio affinché il materiale sia utile per l'uomo", afferma Camci-Unal.
Brian Amsden, professore di ingegneria biomedica presso la Queens University in Ontario, afferma di aver visto i ricercatori tentare di produrre ossa sintetiche utilizzando vari materiali, ma mai gusci d'uovo. Esistono innesti sintetici a base di solfato di calcio, collagene bovino, anche sul corallo, tra molti altri.
"Ciò è particolarmente innovativo in tal senso", afferma, aggiungendo che il guscio d'uovo è economico e prontamente disponibile e potenzialmente aiuta a imitare la composizione ossea umana meglio dei materiali non biologici.
Amsden afferma che c'è un enorme bisogno di materiali per innesto osseo sintetico. L'osso da cadavere può essere difficile da trovare e l'osso di un paziente deve essere raccolto in un'operazione invasiva. "Ora hai danneggiato un'area, devi curarne due", aggiunge. I sintetici attualmente disponibili tendono ad essere più deboli dell'osso autentico, specialmente quando si piega o si gira.
Camci-Unal spera che un giorno il materiale possa essere miscelato con le cellule di un paziente e applicato a un costrutto 3D per crescere in un impianto della forma e delle dimensioni corrette. Poiché l'impianto avrebbe già le cellule del paziente, sarebbe meno probabile che venisse rifiutato. Gli impianti potrebbero riparare le ossa danneggiate da incidenti stradali, combattimento, invecchiamento, cancro o qualsiasi altro numero di traumi o difetti alla nascita. Il materiale potrebbe anche essere potenzialmente utilizzato per far crescere nuovi tendini, cartilagini e denti.
In caso di successo, l'invenzione darebbe sicuramente un nuovo significato al termine "camminare sui gusci d'uovo".
