I ricercatori dell’Empa hanno rivestito gli impianti di dischi intervertebrali mobili in maniera tale da evitare l’usura. Tale processo, utile per questo caso esemplare delicato, verrà utilizzato anche su altre articolazioni.
Le sollecitazione quotidiane mettono a dura prova anche le migliori articolazioni artificiali: il materiale si usura, le particelle che si distaccano possono scatenare risposte immunitarie indesiderate e diventa necessario sostituirle. Nella maggior parte degli impianti ciò può verificarsi fino a tre volte. Poiché durante l’espianto va perso del materiale osseo, la nuova articolazione artificiale deve sostituire più osso e pertanto deve essere necessariamente più grande.
Nel caso dei dischi intervertebrali, la situazione è particolare: essi sono troppo vicini ai funicoli del midollo spinale e alle strutture dei tessuti, che potrebbero rimanere danneggiate nel corso di un’ulteriore operazione. Fino a oggi non erano neppure sostituite da articolazioni mobili, ma dalle cosiddette cage: strutture che supportano il punto danneggiato, consentendo una fusione dei corpi vertebrali vicini. In questo modo tuttavia si verifica un irrigidimento del punto e nel corso degli anni anche altri dischi intervertebrali vicini dovranno essere irrigiditi, a causa delle elevate sollecitazioni.
Gli impianti di dischi intervertebrali mobili possono ridurre questo problema. Molti dei prodotti attualmente disponibili comportano tuttavia il rischio di scatenare crisi allergiche o di rigetto, a causa dell’usura dei materiali.
In passato i fabbricanti hanno provato a ovviare all’usura delle articolazioni artificiali con un rivestimento super-resistente in DLC (diamond-like carbon), tuttavia entro soli otto anni circa l’80 % di tutte le articolazioni dell’anca con rivestimento DLC ha subito guasti.
I ricercatori del reparto Empa Nanoscale Materials Science si occupano attualmente di questo problema e hanno scoperto che i guasti a tali impianti non dipendono dal rivestimento in sé, ma dal comportamento di corrosione degli agenti collanti applicati tra lo strato DLC e il corpo metallico. Questo strato fino a oggi era composto di silicio e si corrodeva nel corso degli anni, e ciò comportava il distaccamento dello strato, una maggiore usura e, conseguentemente, l’atrofia ossea.
All’Empa era oggetto di studio un agente collante che non si corrodesse e potesse rimanere all’interno del corpo umano per una vita intera, pertanto i ricercatori hanno „studiato la semi-tavola periodica“. I migliori risultati come agente collante sono risultati essere infine quelli del tantalio, e questa variante è stata testata su un cosiddetto Total Disc Replacement, un impianto a disco intervertebrale mobile. 100 milioni di cicli, pertanto circa 100 anni di movimento, sono stati registrati in un simulatore articolare appositamente costruito. L’impianto a dischi intervertebrali ha resistito ed è rimasto completamente funzionale, senza mostrare usura e corrosione. Presto il nuovo agente collante, in combinazione con i rivestimenti DLC, verrà utilizzato anche su altre articolazioni. I ricercatori ritengono che i buoni risultati conseguiti in questo caso delicato potranno essere ottenuti anche su altre articolazioni.
Ulteriori informazioni Sull’istituto di ricerca e servizi interdisciplinare per la scienza dei materiali e lo sviluppo tecnologico, Empa: www.empa.ch
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