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Biotecnologie in Ortopedia e Traumatologia : dalle attuali evidenze
cliniche alle nuove frontiere
Applicazioni cliniche delle MSCs e classificazione
biologica
Dr Eugenio Boux Dr Alberto SiclariP.O. Di Biella ASLBI
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Un po’ di storia .....
• Alexander A. Maximow nel 1924 per primo descrisse “a singular type of precursor cell within mesenchyme that develops into different types of blood cells”
• Ernest A. McCulloch e James E. Till nel 1960 rivelarono la natura clonale di queste cellule
• Friedenstein C. nel 1970 le coltivo’ chiamandole colony-forming unit-fibroblasts (CFU-f)
• Caplan A. nel 1991 conio’ il nome di mesenchimal stem cells e comincio’ a proporne un uso sperimentale
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Le applicazioni in Ortopedia • Una classificazione da un punto di
vista biologico • 1) patologie che richedono l’uso di uno
scaffold • 2) patologie secondarie ad un rallentamento
della normale guarigione • 3) patologie in cui l’uso delle MSCs serve ad
accellerare e a rendere piu’ probabile la guarigione .
1) patologie che richedono l’uso di uno.
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Che cosa è uno scaffold?
Patologie che richedono l’uso di uno scaffold
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Scaffold : significato letterale
• 1 )Patibolo (!)
2) Impalcatura
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Scaffold : significato biologico
• Sostanza osteoconduttiva che permette e stimola l’adesione delle cellule osteoblastiche all’interno della sua struttura tridimensionale
Scaffold Osteoblasti
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• L’osteoconduzione • può essere definita come la capacità
di uno scaffold di facilitare l’attacco e la migrazione di cellule che contribuiscono alla formazione di nuovo tessuto osseo all’interno del trapianto promuovendo la guarigione e il rimodellamento dell’osso a partire dall’intero volume del trapianto.
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Sostanza conduttiva
MSC
Sostanza induttivaTessuto
rigenerato
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• . Gli scaffold possono essere di origine sintetica , di origine animale o di origine umana .
• Origine sintetica : sono a base ceramica di fosfato di calcio , idrossiapatite , fosfato tricalcico e solfato di calcio , oppure a base di polimeri come acido polilattico ,acido poliglicolico , copolimeri , o polimeri non biodegradabili mentre
• Origine animale : sono piu’ frequentemente di origine equina .
• Origine umana : osso trattato e conservato nelle Banche dell’osso ( presenti in vari regioni ) e anche un prodotto di origine umana a base di matrice ossea demineralizzata unita ad idrossiapatite
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Perchè non usare l’osso del paziente?
• Problemi clinici e biologici• 1) dolore nel sito del prelievo del
trapianto con percentuali variabili dal 2,8 al 37%
(Heary RF, Sclenk MD, Sacchieri. TA, Barone D, Brotea C. Persistent crest donor site pain: indipendent outcome assessment. Neosurgery; 2002 march. 50(3); 510-517).
• 2)2) seconda cicatrice chirurgica• 3) maggiore perdita di sangue • 4) maggiore durata dell’operazione e un
aumentato rischio di rischio di infezione
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• 5) La quantità di materiale utilizzabile spesso è modesta e la componente cellulare attiva , cioè le MSCs , è ovviamente bassa , non potendo essere concentrata
• 6) Quantità limitata
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Evoluzione biologica dello scaffold
• Nella prima settimana lo scaffold accoglie le MSCs che si distribuiscono lungo le sue porosità e permette l’iniziale entrata di gettoni vascolari ; tra la seconda e la terza settimana si ha l’inizio della trasformazione delle MSCs in osteoblasti con formazione di nuovo osso e dopo la quarta settimana si comincia a differenziare un osso piu’ maturo .
• (Kuboki, Yoshinori PhD, DDS; Jin, Qiming PhD, DDS; Takita, Hiroko PhD Geometry of Carriers Controlling Phenotypic Expression in BMP-Induced Osteogenesis and Chondrogenesis UBJS83-A Supplement 1, Part 2, 2001, pp S1-105-S1-115).
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Patologie che richedono l’uso di uno scaffold
• le osteotomie delle ossa lunghe di addizione • le perdite di sostanza ossea • le osteonecrosi fino al grado III di Steinberg
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le osteotomie delle ossa lunghe di addizione
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le perdite di sostanza ossea
• Mobilizzazioni protesiche • Esiti di infezioni
• Tumori • Esiti di interventi chirurgici
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• Il trattamento della lesione che ha provocato la perdita di sostanza deve essere precedente o contemporaneo alla introduzione di nuovo materiale
osteoconduttivo.
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Perdita di sostanza ossea
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Osteonecrosi N.I.T.F.
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Patologie secondarie ad un rallentamento della normale
guarigione
le pseudoartrosi
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Patologie in cui l’uso delle MSCs serve ad accellerare e a rendere piu’
probabile la guarigione
Le artrodesiLe revisioni protesiche
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Artrodesi della t.t.
Percentuale di non guarigione :• 3 % SEQUELAE OF POSTTRAUMATIC ANKLE
ARTHRODESIS A. Fuentes, Department of Trauma and Orthopedic Surgery.FREMAP Hospital. Majadahonda (Madrid), SpainJ BONE JOINT SURG [BR] 2009; 91-B:SUPP II
• 11,1 %MID-TERM RESULTS OF TIBIO-TALAR ARTHRODESIS HS. Dojcinovic, R
Hôpital Orthopédique de la Suisse Romande, 5,avenue Pierre-Decker, 1005 Laussane, SwitzerlandJ BONE JOINT SURG [BR] 2005; 87-B:SUPP II
• 16 % Revision Tibiotalar Arthrodesis.
• Easley, M. Journal of Bone & Joint Surgery - American Volume. 90-A(6):1212-1223, June 2008.
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Casistica
• 9 artrodesi di caviglia post-traumatiche dal 2008 al 2010
Trattamento chirurgico : tecnica di Merle d’Aubigné
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• Augmentation biologica :
• Pasta d’osso di origine equina • Concentrato di aspirato midollare
• PRP
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• Non pseudoartrosi • Non infezioni • Tempo medio di ripresa del carico 63 gg
( 50-75)• Una deiscenza della ferita esterna guarita con
medicazioni con PRP dopo 120 gg
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La partita è finita ........ Grazie a tutti !!
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