Jung Seung Lee osserva la pistola per colla a caldo sul tavolo del laboratorio. È come lo strumento che sua figlia usa per i progetti scolastici, ma modificato per operare a 60 gradi invece di 100. Dentro non c’è plastica colorata, ma una colla biologica che sta per cambiare la chirurgia ortopedica.
“Possiamo riparare un osso fratturato in cinque minuti”, sorride il ricercatore della Sungkyunkwan University. I conigli del laboratorio, con le loro fratture femorali perfettamente guarite, sono la prova vivente che l’impossibile può diventare routine.
Come funziona la colla biologica stampata
Il segreto di questa colla biologica sta nella sua composizione. La miscela contiene idrossiapatite, che rappresenta il 50% del volume delle ossa umane normali, e policaprolattone, un termoplastico biodegradabile. Insieme formano un filamento che può essere applicato direttamente sulle fratture utilizzando una pistola a colla modificata che opera a temperature più basse.
La temperatura di 60°C è sufficientemente bassa da non danneggiare i tessuti durante l’applicazione chirurgica, ma abbastanza alta per permettere al materiale di conformarsi perfettamente alle irregolarità dell’osso fratturato. Il processo richiede letteralmente pochi minuti dall’inizio alla fine.
Regolando la proporzione tra idrossiapatite e policaprolattone nel filamento, i ricercatori possono personalizzare durezza e resistenza degli innesti per adattarli alle diverse necessità del corpo umano.
“Dato che il dispositivo è compatto e azionato manualmente, il chirurgo può regolare direzione, angolo e profondità di stampa durante la procedura in tempo reale”, spiega Lee.
Antibiotici integrati
Una delle caratteristiche più innovative di questa colla biologica è l’integrazione di composti antibatterici. I ricercatori hanno incorporato vancomicina e gentamicina direttamente nel filamento, creando anche una protezione attiva contro le infezioni post-operatorie.
Nei test di laboratorio, sia in colture su piastre di Petri che in soluzioni liquide, la “stampa diretta” della colla biologica sulle ossa ha prevenuto efficacemente la crescita di E. coli e S. aureus, due batteri comuni che causano infezioni chirurgiche. Le proprietà fisiche del materiale permettono il rilascio graduale dei farmaci, che si diffondono direttamente sul sito chirurgico per diverse settimane.
Come sottolinea questo studio sulla medicina rigenerativa, l’approccio localizzato alla somministrazione di antibiotici offre vantaggi clinici significativi rispetto alla terapia sistemica, riducendo potenzialmente gli effetti collaterali e limitando lo sviluppo di resistenza antibiotica.
Colla biologica, i test sui conigli: risultati sorprendenti
Come prova di concetto, il dispositivo è stato testato su fratture femorali gravi in dei conigli. Dopo 12 settimane dall’intervento, il team non ha riscontrato segni di infezione o lesioni ai tessuti corporei. I risultati della rigenerazione ossea sono stati superiori rispetto ai conigli trattati con cemento osseo tradizionale.
Il volume osseo era più del doppio negli animali trattati con la pistola a colla rispetto ai controlli. L’impianto non solo si è integrato biologicamente con il tessuto osseo circostante, ma si è gradualmente degradato nel tempo, venendo sostituito da osso neoformato.
Il gruppo trattato con la colla biologica ha mostrato risultati superiori in parametri strutturali chiave come superficie ossea, spessore corticale e momento polare di inerzia, suggerendo una guarigione e integrazione ossea più efficace. E secondo Newsweek, questi risultati aprono la strada ai test clinici sull’uomo.
Dalla chirurgia programmata all’emergenza
Attualmente, la creazione di impianti perfettamente adattati richiede scansioni e fabbricazione remota: un processo che dura almeno una settimana. Va bene per operazioni programmate come la sostituzione di articolazioni usurate, ma non per la chirurgia traumatologica d’emergenza.
La pistola a colla modificata risolve questo problema permettendo l’applicazione istantanea durante un singolo intervento chirurgico. Le cellule ossee possono poi attraversare lo spazio e riparare permanentemente la lesione nel tempo. Un po’ come avere un laboratorio di ingegneria tissutale direttamente in sala operatoria.
Nonostante l’entusiasmo, alcuni esperti rimangono scettici. Benjamin Ollivere dell’Università di Nottingham, che studia scaffold stampati in 3D per la riparazione ossea, considera interessante il concetto ma dubita che diventi una soluzione ampiamente utilizzata prima che le tecnologie di scansione e stampa 3D diventino più veloci.
I ricercatori stanno ora ottimizzando ulteriormente il potenziale antibatterico del sistema e preparando la procedura per i trial umani. Come conclude Lee:
“L’adozione clinica richiederà processi di produzione standardizzati, protocolli di sterilizzazione validati e studi preclinici su modelli animali di grandi dimensioni per soddisfare gli standard di approvazione normativa”.
Forse non è ancora il momento di buttare via i metodi tradizionali, ma questa colla biologica ci avvicina a un futuro in cui riparare un osso sarà semplice come usare una pistola per bricolage. Solo che invece di incollare decorazioni natalizie, salveremo vite umane.
