Analisi cemento osseo in implantologia: tempi sperimentali e proprietà meccaniche, Slide di Biomateriali E Tessuti Biologici

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CEMENTI OSSEI CEMENTI OSSEI

(PMMA)(PMMA)

Seconda parteSeconda parte

(dalla tesi di diploma in Ingegneria Biomedica (dalla tesi di diploma in IngegneriaBiomedica di Paolodi Paolo CigagnaCigagna))

Parte sperimentaleParte sperimentale

L'obbiettivo della sperimentazione condotta è stata la L'obbiettivo della sperimentazione condotta è stata la valutazione valutazione in vivoin vivo delle capacità osteogenichedelle capacità osteogeniche di duedi due cementi ossei a confrontocementi ossei a confronto ..

Sono stati sceltiSono stati scelti due cementi ossei con formulazionidue cementi ossei con formulazioni chimiche differentichimiche differenti in modo da osservare la reazione chein modo da osservare la reazione che questi avrebbero indotto sul tessuto osseo adiacente.questi avrebbero indotto sul tessuto osseo adiacente.

intervento intervento sacrificio @sacrificio @ 17 giorni17 giorni sacrificio @sacrificio @32 giorni32 giorni

Marcatori Marcatori

Secondo le conoscenze di cui si può disporre dalla letteratura Secondo le conoscenze di cui si può disporre dalla letteratura e grazie anche all'esperienza dei ricercatori che hanno seguitoe grazie anche all'esperienza dei ricercatori che hanno seguito la sperimentazione, risulta che questi tempi sperimentalila sperimentazione, risulta che questi tempi sperimentali permettono di ottenere un'analisi significativa, ovveropermettono di ottenere un'analisi significativa, ovvero delimitano un periodo nel quale è riscontrabile un delimitano un periodo nel quale è riscontrabile un processo evolutivo del tessuto osseo che offre già laprocesso evolutivo del tessuto osseo che offre già la possibilità di trarre delle conclusioni attendibilipossibilità di trarre delle conclusioni attendibili ..

L'osteogenesi L'osteogenesi non è un processo costante nel femore,non è un processo costante nel femore, ovvero non risulta costante in ogni punto dell'ossoovvero non risulta costante in ogni punto dell'osso : si è: si è notato infatti che il processo di formazione e modificazionenotato infatti che il processo di formazione e modificazione dell'osso varia a seconda dell'altezza del femore preso indell'osso varia a seconda dell'altezza del femore preso in considerazione.considerazione.

È per questo motivo che il confronto tra segmenti ossei diversiÈ per questo motivo che il confronto tra segmenti ossei diversi è stato svolto scegliendo altezze comparabili.è stato svolto scegliendo altezze comparabili.

Cementi utilizzati nella sperimentazione Cementi utilizzati nella sperimentazione

La sperimentazione ha previsto l'utilizzo di due cementi ossei: La sperimentazione ha previsto l'utilizzo di due cementi ossei: Cemex Rx Cemex Rx (^) ee Fluoride BoneFluoride Bone CementCement;; (^) nella tabella seguentenella tabella seguente è illustrata la loro composizione:è illustrata la loro composizione:

98,20 % MMA98,20 % MMA1,80 % DMPT1,80 % DMPT 75 75 ppmppm HydroquinoneHydroquinone

85,00 % PMMA85,00 % PMMA6,00 % BaSO6,00 % BaSO 3,00 % BPO3,00 % BPO^44 6,00 %6,00 % NaFNaF

CEMEXCEMEX FluorideFluoride LVLV

99,1 % w/w MMA99,1 % w/w MMA0,9 % w/w NNDT0,9 % w/w NNDT 75 75 ppmppm HydroquinoneHydroquinone

88,27 % PMMA88,27 % PMMA2,73 % BPO2,73 % BPO CEMEX RXCEMEX RX 9,00 % BaSO9,00 % BaSO 44

TIPO DI CEMENTOTIPO DI CEMENTO COMPOSIZIONECOMPOSIZIONEPOLVEREPOLVERE COMPOSIZIONE LIQUIDOCOMPOSIZIONE LIQUIDO

Confrontando i valori in tabella si può notare che le Confrontando i valori in tabella si può notare che le differenze principali si riscontrano nei componentidifferenze principali si riscontrano nei componenti chimici costituenti la polverechimici costituenti la polvere ..

Il primo materiale presenta una percentuale maggiore diIl primo materiale presenta una percentuale maggiore di agente di contrasto, BaSOagente di contrasto, BaSO 44 , rispetto al secondo cemento ed, rispetto al secondo cemento ed una minore quantità di perossido di benzoile BPO.una minore quantità di perossido di benzoile BPO.

Il Fluoride Il Fluoride BoneBone CementCement è realizzato con lo scopo diè realizzato con lo scopo di creare un sistema “drugcreare un sistema “drug delivery”, in grado di indurredelivery”, in grado di indurre localmente i tipici effetti farmacologicilocalmente i tipici effetti farmacologici del fluoro,del fluoro, ritenuti utili alla prevenzione del riassorbimento osseoritenuti utili alla prevenzione del riassorbimento osseo periprotesicoperiprotesico ..

Dalle valutazioni in laboratorio è risultato un picco nel rilascioDalle valutazioni in laboratorio è risultato un picco nel rilascio dello ione fluoro nelle prime ore, seguito da undello ione fluoro nelle prime ore, seguito da un plateauplateau prolungato nel tempo, assai simile al comportamento rilevato prolungato nel tempo, assai simile al comportamento rilevato con gli antibiotici.con gli antibiotici.

Lo studioLo studio in vitroin vitro di questo materiale ha permesso di valutaredi questo materiale ha permesso di valutare le caratteristiche in termini dile caratteristiche in termini di (^) biotollerabilitàbiotollerabilità ; per fare; per fare questo si è esposto il cemento osseo a particolari tipi diquesto si è esposto il cemento osseo a particolari tipi di cellule, i leucociti.cellule, i leucociti.

Si è potuto così valutare che, a differenza degli altri cementi Si è potuto così valutare che, a differenza degli altri cementi acrilici,acrilici, il cemento fluoratoil cemento fluorato è capace di ridurre laè capace di ridurre la reattività dei leucociti, senza indurre necrosi cellularereattività dei leucociti, senza indurre necrosi cellulare ..

Questo è un aspetto di notevole rilevanza, in quanto la Questo è un aspetto di notevole rilevanza, in quanto la stabilità di un impianto è correlata all'abilità delstabilità di un impianto è correlata all'abilità del materiale di ridurre la risposta flogistica periprotesicamateriale di ridurre la risposta flogistica periprotesica ..

Alcuni esperimenti di laboratorio hanno dimostrato che Alcuni esperimenti di laboratorio hanno dimostrato che lala presenza di agenti radio-presenza di agenti radio-opachi genera laopachi genera la differenziazione degli osteoclasti e il conseguentedifferenziazione degli osteoclasti e il conseguente riassorbimento osseo, attraverso la formazione diriassorbimento osseo, attraverso la formazione di lacune di riassorbimento.lacune di riassorbimento.

I monociti I monociti ed i macrofagi, che rispondono alla presenza died i macrofagi, che rispondono alla presenza di particelle di cemento osseo, sono capaci di differenziarsi inparticelle di cemento osseo, sono capaci di differenziarsi in osteoclasti; gli osteoclasti fagocitano le piccole particelle eosteoclasti; gli osteoclasti fagocitano le piccole particelle e circondano ed isolano i frammenti più grandi, generandocircondano ed isolano i frammenti più grandi, generando inoltre una significativa risposta patologica nei tessutiinoltre una significativa risposta patologica nei tessuti circostanti.circostanti.

Per quanto riguarda il comportamento meccanico dei due Per quanto riguarda il comportamento meccanico dei due cementi in questione,cementi in questione, risulta che entrambi i prodottirisulta che entrambi i prodotti presentano una diminuzione delle caratteristichepresentano una diminuzione delle caratteristiche meccanichemeccaniche ..

Sui materiali sono stati compiuti test di resistenza a fatica e diSui materiali sono stati compiuti test di resistenza a fatica e di resistenza alla propagazione delle fratture;resistenza alla propagazione delle fratture; è risultato cheè risultato che entrambi i cementi possiedono caratteristiche inferiorientrambi i cementi possiedono caratteristiche inferiori di resistenza a fatica rispetto a provini di PMMA purodi resistenza a fatica rispetto a provini di PMMA puro ..

La resistenza alla propagazione delle fratture è invece La resistenza alla propagazione delle fratture è invece maggiore per i cementi arricchiti dai due elementi,maggiore per i cementi arricchiti dai due elementi, rispetto a provini di PMMArispetto a provini di PMMA ..

La presenza dei grani, ad esempio BaSOLa presenza dei grani, ad esempio BaSO 44 , fa in modo che, fa in modo che l'avanzamento della frattura risulti difficoltoso, in quantol'avanzamento della frattura risulti difficoltoso, in quanto quest'ultima tenderà a dirigersi attorno al grano, consumandoquest'ultima tenderà a dirigersi attorno al grano, consumando così gran parte della propria energia.così gran parte della propria energia.

Per quanto riguarda il FluoridePer quanto riguarda il Fluoride BoneBone CementCement, molti aspetti del, molti aspetti del suo comportamento meccanico risultano tuttora non noti.suo comportamento meccanico risultano tuttora non noti.

Valutando la radio- Valutando la radio-opacità dei materiali si è riscontrata unaopacità dei materiali si è riscontrata una significante differenza:significante differenza: (^) ilil CemexCemex RX possiede capacità diRX possiede capacità di contrasto decisamente superiori al cemento concontrasto decisamente superiori al cemento con fluorofluoro ..

Ad ogni modo il FluorideAd ogni modo il Fluoride BoneBone CementCement esibisce un intervallo diesibisce un intervallo di densità ottica (OD), che corrisponde alla visibilità radiografica,densità ottica (OD), che corrisponde alla visibilità radiografica, che cade comunque all'interno dell'intervallo accettabile per lache cade comunque all'interno dell'intervallo accettabile per la pratica clinica.pratica clinica.