Bergamo, Humanitas Gavazzeni. Biotecnologie. A. Rossi U.O.Ortopedia e Traumatologia Resp. Dr. F.Cividini Humanitas Gavazzeni Bergamo

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1 Bergamo, Humanitas Gavazzeni Biotecnologie A. Rossi U.O.Ortopedia e Traumatologia Resp. Dr. F.Cividini Humanitas Gavazzeni Bergamo

2 COSA SERVE ALL OSSO PER GUARIRE? Popolazione locale osteoblastica vitale (fattore intrinseco) Scaffold osteoconduttivo Stabilità meccanica Fattori di crescita (GF)

3 Popolazione cellulare osteoblastica Scaffold osteoconduttivi The Diamond Concept T. Einhorn - P. Giannoudis - D. Marsh Stabilità meccanica Fattori di crescita

4 3 PRINCIPI : A) OSTEOGENESI (VITALITÀ DEL TESSUTO OSSEO) B) OSTEOINDUZIONE (FORMAZIONE DI TESSUTO OSSEO) C) OSTEOCONDUZIONE (GUIDA CELLULARE)

5 OSTEOINDUZIONE È la capacità di stimolare la formazione di tessuto osseo al di fuori del sistema scheletrico e può essere mediato da: 1.Elementi cellulari (precursori cellulari dal midollo osseo) 2. Fattori di crescita (stimolano le cellule mesenchimali residenti a differenziarsi nella linea condro ed osteoblastica)

6 Fattori di crescita TGF-β (1-5) e BMPs (1-16) appartengono alla superfamiglia TGF-β Sono i principali regolatori del feedback osteoblastico

7 Fattori di crescita Mesenchymal stem cell Osteoprogenitor cell Pre-osteoblast Transitionosteoblast Secreting osteoblast Osteozytic osteoblast Osteocyte IGF-I / IGF-II afgf / bfgf TGF-B1 / TGF-B2 I fattori di crescita hanno un azione combinata, sequenziale e stadio-specifica LIF BMP-2 / BMP-3 PDGF BMP- 7 Osteonectin BDGF Collagen type I Vitamin D sialoprotein Osteocalcin

8 Fattori di crescita Effetto proliferativo Cellula staminale mesenchimale Effetto differenziativo TGF-ß BMP TGF-ß Cellula osteoprogenitrice BMP TGF-ß IGF PDGF Osteoblasta BMP TGF-ß FGF Mohan S, Baylink DJ. Clin Orthop 263:30-48, 1991

9 Quale fattore di crescita? - BMP-2 - PRP - BMP-7

10 Come agisce? Mesenchimal cells BMP-2 Mesenchimal cells DBM Osteoblast BMP-2 Le cellule mesenchimali in presenza di sola BMP-2 (che non è dotata di effetto mitogeno potente) si differenzia ma non si moltiplica Osteoblasts Le cellule mesenchimali in presenza di DBM (BMP + TGF- β e altri GFs) si differenzia e si moltiplica

11 Quale fattore di crescita? - BMP-2 - PRP - BMP-7

12 Non esiste nessuno studio controllato randomizzato a favore dei PRP Promuove la mitosi cellulare Non specifico per l osso Attore secondario Nessuna capacità osteoinduttiva Nessuna capacità differenziativa sulle cellule strumali PRP

13 Quale fattore di crescita? - BMP-2 - PRP - BMP-7

14 BMP-7 Stimola la neoformazione ossea BMP-7 è l unico fattore di crescita con una riconosciuta capacità di indurre la differenziazione della cellula osteoprogenitrice in senso pre condroblastico e pre osteoblastico

15 SCAFFOLD OSTEOCONDUTTIVI Bioceramiche Bioceramiche/cementi iniettabili Matrice ossea demineralizzata Innesti ossei (autologo, di banca)

16 BIOCERAMICHE Devono avere come caratteristiche: - Biocompatibilità (struttura simile all osso, di semplice uso e di costo contenuto) - Bioriassorbibilità - Osteoconduzione Bioceramiche (Idrossiapatite e trifosfato di calcio) Bioceramiche/cementi iniettabili Ceramiche bifasiche

17 MATRICE OSSEA DEMINERALIZZATA (DBM) Eliminando per degradazione acida dall osso la fase minerale (che rappresenta il 70 % del tessuto osseo) restano: COLLAGENE PROTEINE NON COLLAGENICHE (osteocalcina, osteonectina etc.) FATTORI DI CRESCITA (GF) Osteoconduttivo e osteoinduttivo

18 INNESTI OSSEI Innesto osseo omologo (osso spongioso - cresta iliaca o tibia prossimale - per piccoli difetti) Innesto osseo di banca Spongioso: integrazione ossea e proliferazione vascolare più rapida, apposizione contemporanea a riassorbimento Corticale: osteointegrazione più lenta ostacolata dalla densa architettura

19 DIFFERENTI TIPI DI INNESTI

20 GRAFT IMPROVEMENT 1. SUBSTRATO OSTEOCONDUTTIVO (ALLOGRAFT, XENOGRAFT, SOSTITUTO DI SINTESI) + GROWTH FACTORS (rh-bmp, PRP) or STEM CELLS 2. SUBSTRATO OSTEOCONDUTTIVO- OSTEOINDUTTIVO (DBM)

21 GRAZIE