Studio di processi di osteointegrazione mediante diffrazione di raggi X

La tecnica di diffrazione a raggi X e' una sonda su scala atomica che da' informazioni sulla qualita' microscopica del tessuto osseo, come lo stato di mineralizzazione e le fasi cristallografiche coinvolte.

In questo lavoro la tecnica di diffrazione da radiazione da sincrotrone (SR-XRD) e' stata usata per esaminare accuratamente la natura cristallografica del tessuto osseo nella regione circostante gli impianti al titanio al fine di studiare il processo di osteointegrazione, monitorando i cambiamenti nella microarchitettura che avvengono nelle prime fasi di formazione ossea attorno agli impianti.

Gli esperimenti SR-XRD sono stati condotti sulla linea GILDA dell’ESRF di Grenoble (Francia).

Gli impianti a vite in titanio sono stati inseriti nell’anca e nel seno mascellare di conigli e mantenuti in essi per due mesi ed un anno. I campioni di osso con titanio sono stati preparati in sottili fette ed i diffrattrogrammi sono stati raccolti in funzione della distanza dall’impianto.

I diffrattrogrammi sono stati acquisiti usando un set-up 2D a dispersione angolare basato su un rilevatore a larga area ”imaging plate”, adeguato per un raffinamento strutturale accurato ed una analisi sulla ”texture” delle particelle di osso mineralizzato.

I risultati XRD stabiliscono che il costituente principale dell’osso mineralizzato e' una fase cristallina tipo HAp. In funzione della distanza dall’impianto si osservano delle modifiche strutturali: lontano dagli impianti i picchi di diffrazione sono piu' stretti e l’intensita' degli anelli di diffrazione mostrano anisotropie che sono tipiche delle particelle di idrossiapatite di taglia grande e ben cristallizzate.

I picchi di diffrazione diventano piu' larghi e le anisotropie scompaiono a mano a mano che ci si avvicina alla regione circostante l’impianto in modo consistente con la presenza dell’osso piu' giovane ed immaturo nelle regioni di perimpianto. La risposta biologica dell’organismo all’impianto non differisce in modo significativo per impianti innestati nell’anca rispetto a quelli inseriti nella mascella.

Tuttavia i dati per gli impianti inseriti da un anno presentano effetti sul materiale osseo a distanze maggiori dall’impianto e, mediamente, si osservano cristalliti piu' piccoli: i processi fisiologici di adattamento dell’osso all’impianto richiedono un certo rimodellamento osseo con conseguente formazione di osso ”nuovo” che si estende progessivamente nelle regioni distanti dall’impianto.