Protesi articolari: un recente studio pubblicato su Advanced Science si è posto l’obiettivo di caratterizzare a livello microstrutturale gli effetti locali del rilascio di elementi metallici e composti derivati dai fenomeni corrosivi che si attivano in ambiente biologico. Il gruppo di ricercatori, coordinati dal Julius Wolff Institute for Biomechanics and Musculoskeletal Regeneration della Charité Universitätsmedizin di Berlino, li ha analizzati attraverso le immagini a risoluzioni micro e nano ottenute in spettrofotometria XRF con radiazione di sincrotrone (SR-X-Ray Fluorescence).
«È noto che i processi fisiopatologici innescati nei tessuti circostanti dai singoli elementi rilasciati dalle componenti protesiche dipendono strettamente dalle loro proprietà chimico-fisiche – premettono gli autori –. Ed è prevedibile che l’eterogeneità dei profili di speciazione dei metalli sarà amplificata dalle tecniche per la modificazione nanodimensionale delle superfici recentemente sviluppate allo scopo di migliorare compatibilità e integrazione dei materiali».
Nel loro studio hanno esaminato spongiosa e midollo intertrabecolare di sezioni di tessuto osseo perimpianto dello spessore di 10 μm, ricavate da 14 pazienti sottoposti a chirurgia di revisione per fallimento protesico d’anca e di ginocchio e di 6 soggetti di controllo sottoposti a chirurgia protesica primaria, allo scopo di rilevare non solo la presenza ma anche la distribuzione spaziale dei tre elementi di più frequente riscontro nell’area perimplantare: cromo, cobalto e titanio, in forma particolata e non, e in diversi stati di ossidazione.
Le immagini XRF hanno registrato nei campioni del gruppo di osservazione: quantità sovra-fisiologiche dei tre metalli, in particelle di varie dimensioni e forma, in particolare a livello del midollo osseo intertrabecolare; localizzazione omogenea del cromo a livello sia della matrice extracellulare sia delle strutture cellulari del midollo; distribuzione sporadica del cobalto solo a livello della matrice extracellulare; cospicua presenza di particelle di titanio specie in aree del midollo con reazione fibrotica e necrotica; integrazione nel tessuto trabecolare del cromo e in maggior misura del cobalto.
«L’analisi di tossicocinetica e tossicodinamica dei tre elementi ha dimostrato la loro capacità di migrazione a partire dalla membrana periprotesica sia nella spongiosa sia nel midollo osseo, con una diversa affinità di ciascuno per le varie componenti tissutali – sintetizzano Janosh Schoon e collaboratori –. In accordo con il rilievo in studi ex vivo e in vitro di un’alterata attività di osteoclasti e osteoblasti e della ridotta differenziazione osteogenica delle cellule mesenchimali in associazione con l’esposizione ai metalli studiati, riteniamo probabile che questi siano direttamente coinvolti nei processi degenerativi che portano alla perdita degli impianti e pertanto crediamo sia fondamentale che in futuro i test pre-clinici sulla tossicità dei materiali protesici includano osso e midollo osseo tra i tessuti potenzialmente esposti».
Monica Oldani
Giornalista Tabloid di Ortopedia
