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I cementi fosfocalcici

I cementi fosfocalcici (CPC) sono cementi idraulici, ottenuti tramite una reazione acido-base in acqua o in una soluzione acquosa fra due fosfati di calcio; uno acido, l’altro più basico. Dopo la miscelazione il risultato è un fosfato di calcio di basicità intermedia, meno solubile e che precipita.

Principio di ottenimento dei cementi fosfocalcici

Un materiale di tipo cemento consiste in una polvere (la fase solida) che inizialmente forma un impasto plastico per miscelazione con la fase liquida. Questo impasto viscoso si trasformerà in impasto plastico durante la presa aumentando così le proprietà meccaniche e dopo saturazione si indurirà diventando una massa solida.

Proprietà biologiche

I cementi fosfocalcici hanno biocompatibilità elevata e sono ottimi osteoconduttori.
L’eccellente biocampatibilità e la loro formazione a bassa temperatura permette l’incorporazione di molecole organiche ed anche di cellule vive. Del resto, essi sono utilizzati come materiali d'elezione per l'ingegneria tissutale, e come alternativa alle ceramiche porose tradizionali.
 Si possono distinguere due tipi di riassorbimento: quello passivo e quello attivo. Il riassorbimento passivo è dovuto al tasso di dissoluzione del materiale nei fluidi biologici, e dipende dai componenti finali del cemento.

 

 Questo tipo di riassorbimento è determinato dalla porosità dei campioni, dalle sostituzioni ioniche, dalla cristallinità e dal pH dell'interfaccia di tessuto-cemento.   Il riassorbimento attivo è dovuto all’attività cellulare (macrofagi, osteoclasti…). L’attività degli osteoclasti genera un pH di 5,5 che aumenta la dissoluzione dell'impianto. Di solito questo tipo di riassorbimento si verifica solo sulla superficie del cemento perché i pori presenti nei cementi non permettono la penetrazione delle cellule o dei vasi sanguigni nel materiale.
Questo è il vero problema dei cementi fosfocalcici che si riassorbono lentamente a causa dell’assenza di macropori.

Le applicazioni cliniche

Brown e Chow hanno considerato numerose applicazioni cliniche di questo tipo di materiale in campo ortopedico:

Fissaggio di endoprotesi
Colmatura dei tumori ossei
Nel campo dell'ortodonzia e della chirurgia orale
Base di copertura di cavità per proteggere la polpa o coprire la polpa esposta
Sostituire o favorire la rigenerazione dell'osso perduto a causa della malattia parodontale
Colmatura di alveoli e aumento di creste ossee
Fissaggio degli impianti orali

Riassumendo possiamo dire che i cementi a base di fosfati di calcio hanno il vantaggio di essere iniettabili, modellabili e di adattarsi ai difetti ossei. Inoltre offrono un’eccellente biocompatibilità e sono osteoconduttori. Ma il problema si trova nel tempo di presa, nella resistenza meccanica e nelle loro proprietà biologiche finali.

Infatti, i lunghi tempi di presa dei CPC rendono delicate le loro applicazioni cliniche. Ed il riassorbimento in vivo è molto lento a causa della mancanza di macroporosità e/o perché i pori presenti nel cemento non permettono la colonizzazione delle cellule o dei vasi sanguigni.

Per rimediare a queste carenze, sono state condotte numerose indagini: abbiamo proceduto alla tecnica di emulsione dei fosfati di calcio, abbiamo sperimentato la miscelazione dei CPC con cristalli solubili e non tossici come zucchero e mannitolo; questi cristalli dopo indurimento del materiale ammassato nell’acqua si eliminano per lasciare il posto a dei pori. Un altro metodo è stato quello della creazione di macropori nel materiale aggiungendo del NaHCO3 nella polvere di partenza. Tutte queste tecniche non hanno aumentato in modo considerevole la macroporosità dei CPC e la resistenza alla compressione è rimasta mediocre, rendendo questi cementi non applicabili nei siti soggetti a sollecitazioni notevoli.
Per migliorare la resistenza e la macroporosità dei CPC, sono state utilizzate altre tecniche: dei cristalli di mannitolo porogeno sono stati rinforzati con delle fibre di aramina nel CPC. Un altro studio più recente ha migliorato la resistenza aggiungendo del mannitolo ad alta solubilità con del chitosano nel CPC.

Queste ultime tecniche, anche se hanno il merito di migliorare ulteriormente le proprietà dei CPC, procedono tramite aggiunte di elementi naturali estranei alla composizione di base dei cementi, rendendo la loro sintesi problematica.

Per contribuire all’ottimizzazione delle proprietà precipitate, GRAFTYS propone un nuovo biomateriale tipo cemento fosfocalcico che integra delle fasi rapidamente riassorbibili e con una dissoluzione controllata per indurre porosità all’interno della matrice fosfocalcica. 

Una volta impiantato in un sito osseo, il prodotto indurito deve essere riassorbito rapidamente dalle cellule e dai fluidi biologici in modo da permettere una colonizzazione ossea dei macropori.

Il cemento bioattivo Graftys, brevettato nell'agosto 2006, possiede le qualità inerenti a questa tecnologia:

- Malleabilità, iniettabilità
- Permette la colmatura totale di una cavità (importante da un punto di vista pratico in chirurgia, e difficile da ottenere con un altro tipo di prodotto)
- Buona interfaccia cemento – ambiente osseo
- Fase minerale simile a quella delle ossa
- Qualità di resistenza meccanica adattata
- Assenza di esotermia durante la presa del cemento (importante in chirurgia, e uno dei considerevoli svantaggi del cemento PMMA e delle prime generazioni di cementi fosfocalcici)
- Assenza di contrazione volumetrica durante la presa.

…apportando inoltre due innovazioni superiori:

Una matrice di fosfato di calcio per una grande rapidità di riassorbimento
Una macroporosità di alta qualità

Per qualsiasi ulteriore informazione riguardo questa tecnologia sviluppata da GRAFTYS,
potete contattarci al +33 (0)4.42.60.30.00 o tramite e-mail: contact@graftys.fr

Phosphocalcic cement - Innesto osseo - Bone filling