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La storia dei materiali sintetici inizia agli inizi del 1900, quando D.E. Robertson ha analizzato un pezzo di osso di gatto e un pezzo di osso umano per l'innesto nei cani. Un'analisi microscopica dell'innesto impiantato dopo 20 giorni ha mostrato che lo spazio tra l'innesto e l'osso vivo era riempito con nuovo osso spongioso. Questo primo lavoro gettò le basi per lo sviluppo di innesti ossei.
Gli innesti ossei di prima generazione sono stati sviluppati nella seconda metà del 20° secolo e hanno dimostrato di possedere notevoli proprietà meccaniche, ma nessuna proprietà riassorbibile o bioattiva.
Gli innesti ossei di seconda generazione erano almeno bioriassorbibili o bioattivi e non necessitavano di essere sostituiti. Questi innesti di seconda generazione erano composti da fosfati di calcio (soprattutto idrossiapatite e fosfato tricalcico), biovetri, allumina, zirconia, ecc.
Gli innesti ossei di terza generazione sono stati sviluppati come materiali bioriassorbibili e bioattivi con proprietà superiori, fortemente influenzati dalla natura dei loro componenti, dalla loro composizione e dalla morfologia. I biomateriali per l'innesto osseo di terza generazione includono (nano)idrossiapatite/collagene, (nano)idrossiapatite/collagene/acido ialuronico, idrossiapatite/acido poli-L-lattico, ecc.
Sono stati sviluppati biomateriali per innesti ossei di quarta generazione con caratteristiche simili a quelli della generazione precedente, ma con un miglioramento nella presenza di cellule ossee, fattori di crescita, proteine morfogenetiche ossee, ecc.
Una delle caratteristiche più importanti di questi nuovi innesti ossei è l’osteointegrazione, che è strettamente correlata al grado di porosità e alla dimensione dei pori dello scaffold.
L'HA stechiometrico (rapporto Ca/P = 1,67) è un minerale composto da ioni calcio, ioni fosfato e gruppi ossidrile. Data la sua stretta somiglianza con la fase mineralizzata dell’osso, l’HA mostra elevate proprietà biomimetiche, potenziale osteoconduttivo ed eccellente biocompatibilità.
L'architettura porosa del substrato HA, con la sua rete di macropori e le sue interconnessioni di micropori, induce una rapida invasione vascolare e mesenchimale e fornisce un flusso cellulare specifico. Queste cellule possono attaccarsi, proliferare e infine differenziarsi in osteoblasti funzionali. La proprietà osteoconduttiva dell'HA ha reso questo materiale di particolare interesse, poiché può sostenere la formazione di nuovo osso indipendentemente dal sito di impianto.
La sostituzione ionica migliora l'instabilità dell'HA e l'attività biologica, promuovendo il rapido riassorbimento del materiale mediato dalle cellule, la formazione di nuovo osso e il rimodellamento.33 Pertanto, è stata stimolata la progettazione e lo sviluppo di una nuova generazione di sostituti sintetici dell'apatite riassorbibili per imitare alcune proprietà (composizione chimica e architettura tridimensionale) della fase biologica per superare la maggior parte delle limitazioni tipiche degli impianti stechiometrici di HA.
Il magnesio è uno degli ioni bivalenti più importanti associati all'apatite biologica, poiché è uno dei minerali più abbondanti nel corpo umano e circa il 50% di Mg2+ è naturalmente presente nel tessuto osseo. Mg2+ consente alla struttura cellulare cristallina di HA di diventare instabile e più biologicamente attiva, promuovendo il rapido riassorbimento del materiale mediato dalle cellule, la formazione di nuovo osso e il rimodellamento attraverso l'interazione con le cellule progenitrici a livello molecolare.
From Discussion and Conclusion
“the overall results demonstrated that fusion rates and functional outcomes were comparable for the considered bone graft extenders and the iliac crest bone graft group, confirming the safety and efficacy of these materials in spinal fusion procedures.
Among all of the biomaterials available, hydroxyapatite in particular is recommended as a bone graft substitute that closely resembles human bone, when combined with rigid internal fixation for necessary support.”
“A growing body of research on the topic suggests that bone graft biomaterials are safe and effective in spinal fusion procedures compared to iliac crest bone graft.
Among them, hydroxyapatite is recommended as a bone graft substitute when combined with rigid internal fixation for necessary support.”
“In conclusion, the use of ceramic derivatives as bone graft extenders is recommended to promote fusion in spinal instrumented fixation”
“Critical Evaluation of the Scientific Literature Concerning Bone Graft Alternatives in Spinal Surgery and Focus on Bioceramics” published on https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35738571/
Neuro and Spine Surgery SURGICAL TECHNOLOGY INTERNATIONAL Volume 41
