John Szivek come guarire le fratture ossee usando una combinazione di stampa 3D e cellule staminali adulte

Nessun trattamento clinico attuale fornisce una soluzione ideale a lungo termine per la riparazione dei difetti del segmento osseo lungo. Ma John A. Szivek, PhD, scienziato presso l’UA College of Medicine di Tucson, spera di rimediare a questo problema utilizzando tecnologie all’avanguardia. Il dott. Szivek ha recentemente ricevuto una sovvenzione di $ 2 milioni dal Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti per lanciare uno studio per determinare come guarire le fratture ossee usando una combinazione di stampa 3D e cellule staminali adulte.

“Immagina un impatto che causa la metà di un osso lungo da frantumare in modo che non possa essere rimesso insieme”, ha spiegato il dott. Szivek, ingegnere biomedico e professore di chirurgia ortopedica. “Questo è un grosso problema per i militari, dove esplosioni o lesioni da combattimento possono causare grossi difetti ossei”.

Con l’aiuto dei partner clinici del dipartimento di chirurgia ortopedica dell’UA, il laboratorio del dott. Szivek progetta di stampare scaffold biomimetici in 3D in grado di sostituire segmenti di osso grandi, mancanti o rotti. Questi scaffold saranno riempiti con particelle di calcio e cellule staminali adulte, due agenti noti che portano a una guarigione e alla crescita ossea molto più veloci. Una volta impiantato, lo scaffold fungerà da modello per la crescita dell’osso.

I risultati degli studi pilota nel laboratorio del dott. Szivek sono promettenti. “Abbiamo raggiunto la completa formazione ossea, coprendo un grande difetto osseo in circa tre mesi, ora vogliamo rendere quel processo di guarigione ancora più veloce”, ha affermato.

Il prossimo passo è quello di verificare se l’esercizio precoce del processo di guarigione può accelerare la guarigione e il recupero. Per testare questa teoria, gli scaffold ossei stampati in 3D saranno incorporati con piccoli sensori che possono trasmettere in modalità wireless l’attività fisica. Questi sensori analizzeranno il carico, o quanto peso viene messo sullo scaffold, e per quanto tempo.

Se lo studio ha esito positivo, il team del dott. Szivek svilupperà linee guida per la terapia fisica post-chirurgica per prove cliniche nel personale militare.

Il corpo umano tenterà di ricrescere l’osso mancante o danneggiato per alcuni mesi dopo un infortunio, ma alla fine rinuncerà al processo. A quel punto, il tessuto cicatrizzato riempie il difetto anziché l’osso.

“Ecco perché abbiamo bisogno di sviluppare un modo per far crescere l’osso il più rapidamente possibile – per aiutare il corpo mentre è ancora in grado di crescere e sostituire l’osso”, ha detto il dott. Szivek. Spera che la potenziale terapia aiuti anche i pazienti con tumori ossei che vengono rimossi operativamente.

Questo lavoro è supportato dall’Ufficio dell’Assistente Segretario alla Difesa per gli Affari della Salute attraverso il Programma di ricerca medica orientato dal Congresso, Programma di ricerca e sviluppo medico sulla difesa.

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