I chirurghi dovranno fissare in futuro le fratture ossee con viti e piastre di metallo, che il corpo scompone biologicamente durante la guarigione. Con lo sviluppo di un vetro metallico i ricercatori di ETH Zürich si sono avvicinati a questo obiettivo.
Fino a oggi i chirurghi hanno fissato le ossa fratturate perlopiù con viti e piastre in acciaio inox o titanio, che devono poi essere rimosse con un’altra operazione, poiché il corpo umano non può scomporre questi materiali. I ricercatori dei materiali cercano pertanto leghe metalliche che stabilizzino le ossa per un periodo di tempo, poi si sciolgano e vengono riassorbite dal corpo.
Materiali particolarmente interessanti sono le leghe a base di magnesio. Questo metallo leggero è meccanicamente stabile e si scompone completamente liberando ioni tollerabili dall’organismo. Il magnesio presenta però uno svantaggio notevole: durante la scomposizione si crea idrogeno, che può avere effetti nocivi sul corpo. Attorno ai punti in cui sono stati impiantati gli elementi in magnesio, si formano bolle di gas che impediscono la crescita dell’osso e pertanto la guarigione e causano infiammazioni.
Per questi effetti collaterali indesiderati i ricercatori dei materiali dell‘equipe di Jörg Löffler, Professore di Fisica e Tecnologia dei metalli nel Dipartimento di Scienza dei materiali di ETH Zürich, hanno trovato una soluzione. Non solo hanno sviluppato una nuova lega di magnesio, zinco e calcio tollerabile per l’organismo, ma l’hanno anche fusa con un processo speciale, producendo vetro metallico.
I vetri metallici vengono fabbricati con un rapido raffreddamento dalla colata, così gli atomi non possono disporsi in una struttura a reticolo e formano una struttura disordinata, quindi amorfa, simile a quella del vetro per finestra – da qui il nome “vetro metallico“. Con questo metodo i ricercatori sono riusciti ad aggiungere alla colata di magnesio più zinco rispetto a quanto non sia possibile con le leghe comuni.
La lega sviluppata dai ricercatori ETH Bruno Zberg, Peter Uggowitzer e Jörg Löffler contiene fino al 35 % di atomi di zinco e il 5 % di atomi di calcio, il resto spetta al magnesio. Una lega di magnesio comune e cristallina può invece contenere al massimo il 2,4 % di atomi di zinco. Se la quota è superiore, si crea una fase cristallina indesiderata all’interno del magnesio. Il vantaggio dell’elevato tenore di zinco è una modifica importante del processo di corrosione e scomposizione. Test clinici condotti su piccole piastre della nuova lega di magnesio-zinco-calcio non hanno mostrato uno sviluppo di idrogeno durante la scomposizione.
“La nuova lega in forma di vetro metallico ha un grande potenziale per la chirurgia ossea“, afferma con convinzione il Professor Jörg Löffler, di ETH. Per la lega e le sue applicazioni come materiale per impianti è già stata presentata una richiesta di brevetto.
Con ulteriore lavoro di ricerca e test clinici, il nuovo vetro metallico dovrebbe giungere sul mercato nei prossimi anni. I chirurghi potranno pertanto utilizzare la nuova lega nelle operazioni. “Sarebbe bello se con la nostra ricerca potessimo contribuire al benessere dei pazienti“, afferma Löffler. Notevoli sono non solo i fissaggi per il trattamento delle fratture ossee, ma anche impianti Stent per interventi nel sistema vascolare. su
Ulteriori informazioni www.ethz.ch
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