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Prof. Tullio Monetta

Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli Federico II

BIOCOMPATIBILITA’ DEI DISPOSITIVI MEDICI CONTENENTI BETA-FOSFATO TRICALCICO: ANALISI DELLO STATO DELL’ARTE L’analisi dello stato dell’arte e la rassegna dei dispositivi medici in commercio contenenti, in varie concentrazioni, beta-fosfatotricalcico ( -TCP), ha dimostrato che essi sono ampiamente utilizzati in svariati campi di applicazione da diversi anni.

L’osso umano naturale è costituito da una matrice inorganica per il 70% e da una matrice organica per il 22% e da acqua (8%). La matrice inorganica è formata da idrossiapatite, Ca5(PO4)3(OH), il rapporto tra il calcio ed il fosforo è pari a 1,67.

Esistono numerosi sostituti dell’osso che vengono comunemente utilizzati nella pratica odontoiatrica e ortopedica. Il primo di essi è l’osso autologo, spesso però esistono problemi in merito alla reperibilità in quantità necessaria all’intervento pur sussistendo il grande vantaggio di essere completamente esente da rischi di tipo biologico. L’osso omologo viene talvolta utilizzato avendo il pregio della completa sovrapponibilità della composizione chimica e della morfologia della sua struttura, esistono però problemi inerenti la possibilità di trasmettere malattie di origine umana. L’osso eterologo è comunemente utilizzato in numerose struttura a causa della sua facile reperibilità ma, ancora una volta, possono esistere problemi legati al rischio biologico. Da qualche anno sono stati messi a punto materiali di sintesi che offrono l’indubbio vantaggio di poter essere progettati in modo tale da possedere una struttura più o meno porosa e di essere più o meno velocemente riassorbibili ed, infine, di essere completamente privi di ogni tipo di rischio biologico.

Nella tabella successiva (http://simp.dst.unipi.it/GNM/Minerali%20e%20Salute/prettob.pdf) si riporta un analisi complessiva dei vantaggi e svantaggi dei vari sostituti dell’osso attualmente utilizzati nella pratica clinica.

La bibliografia scientifica relativa alla validità dei prodotti di sintesi a base di fosfato - calcici ed alla loro biodegradabilità è molto ampia, nel seguito si riportano i riferimenti di alcuni di essi ritenuti di particolare interesse.

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Prof. Tullio Monetta

Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli Federico II

Foitzik C. and Staus H.; Pure-phase ß-tricalcium phosphate for bone substitution in periodontal disease.

Die Quintessenz 1999, 50 (10): 1049-1058.

"Tra i sostituti ossei disponibili il ß-tricalcio fosfato sintetico a fase pura riveste un particolare interesse, dal momento che viene completamente riassorbito e sostituito dall'osso naturale in un periodo di tempo ragionevole. Nello stesso tempo i risultati positivi ottenuti con il ß-tricalcio fosfato in fase pura come sostituto dell'osso si espandono alla gamma delle indicazioni per il trattamento dei difetti ossei parodontali,......"

Foitzik C. and Staus H.; Treatment of periodontal defects with pure-phase ß-tricalcium phosphate implant.

ZWR 6/99, 378 ff.

"I materiali non riassorbibili o solo in parte riassorbibili tendono nel lungo termine a mostrare risultati insoddisfacenti, quindi la preferenza dovrebbe essere accordata al ß-tricalcio fosfato a fase pura completamente riassorbibile, visto che viene sostituito da tessuto locale. Rischi di questo tipo non sono associati all'uso di ß-tricalcio fosfato sintetico a fase pura."

Gruber A.A.J.; Practical applications of a bone substitute - beta tricalcium phosphate - in hand surgery.

TraumaLinc 1999; 1 (2): 50-58.

"L'uso del ß-tricalcio fosfato elimina la necessità di un'ulteriore chirurgia per ottenere osso, riducendo quindi significativamente i tempi dell'intervento."

Bilk D.; Sinus lift and modified transfer system. The treatment of a shortened row of teeth in the right maxilla using two ITI implants.

Starget 4. (2001). 18-19.

"In questo caso, è stato possibile posizionare la protesi dopo un periodo di soli 4 mesi nonostante l'altezza dell'osso fosse di appena 5 mm e vi fosse un rialzo di seno aperto. Tale periodo è di gran lunga inferiore a quello di solito necessario con interventi di questo genere,"

Merten H.A., Wiltfang J., Grohmann U., Hoenig J.F.; Intraindividual comparative animal study of alpha- and beta-tricalcium phosphate degradation in conjunction with simultaneous insertion of dental implants.

J Craniofac Surg 2001 Jan; 12 (1):59-68.

"La microporosità interconnetiva del ß-tricalcio fosfato studiato, che non dovrebbe essere minore di 5 m, consente una degradazione più rapida ed una conduzione microossea, e mostra una migliore risposta dei tessuti nei confronti della ceramica se confrontata con l'a-TCP."

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Prof. Tullio Monetta

Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli Federico II

Szabo G., Suba Z., Hrabak K., Barabas J., Nemeth Z.; Autogenous bone versus beta-tricalcium phosphate graft alone for bilateral sinus elevations (2- and 3- dimensional computed tomographic, histologic, and histomorphometric evaluations): preliminary results.

Int J Oral Maxillofac Implants 2001 Sep 16 (5): 681-692 "Il raffronto dei risultati ottenuti con quelli di altri studi effettuati dimostra che il ß-tricalcio fosfato è un materiali per innesti soddisfacente, anche senza l'uso di osso autologo."

Wiltfang J., Schlegel K.A., Merten H.-A.; Clinical Results after application of resorbable, pure-phase ß-Tricalcium Phosphate Ceramic Cerasorb in enossal bed.

ZWR, 110, 9 (2001). 556-559 "Cerasorb® si è dimostrato essere adatto al trattamento delle lesioni descritte. La sostituzione con osso avviene in 6-7 mesi nelle lesioni sino a 2 ml. In difetti più ampi (sino a 7 ml.) avviene in 12 mesi.

Wolf, K. et al.; Analysis of the Morphology of Intergranular Porosity of ß-Tricalcium Phosphate in Relation to Development of Vasculoneogenesis in an Animal Experiment and Overview of the Indications for ß-Tricalcium Phosphate in Human Patients.

Reprint. Applied Cardiopulmonary Pathophysiology. Journal of contemporary cardic care.

Vol. 10 No. 2, 2001.

"Nei pazienti umani, il ß-tricalcio fosfato è quindi un materiale per innesti utile che agevola la guarigione dei difetti ossei e delle fratture. Rispondendo alle caratteristiche richieste ad un sostituto osseo, questo materiale adempie al ruolo di mantenitore di spazio, forma una impalcatura guida per l'osteogenesi e serve come un deposito minerale."

Zerbo I.R., Bronckers A.L., de Lange G.L., van Beek G.J., Burger E.H.; Histology of human alveolar bone regeneration with a porous tricalcium phosphate. A report of two cases.

Clin Oral Implants Res 2001 12(4):379-84 "I pochi dati rilevati da questi due casi suggeriscono che questo materiale per innesti, forse grazie alla sua porosità ed alla sua struttura chimica, potrebbe essere un valido sostituto osseo che può riassorbirsi ed essere sostituito da nuovo tessuto osseo mineralizzato."

Palti A.; A Concept for the Treatment of Various Dental Bone Defects.

Implant Dentistry, Vol. 11, No. 1 (2002).

"Abbiamo trattato quasi 1000 difetti ossei in 267 pazienti con il materiale per la rigenerazione ossea (contenente beta-TCP). Essendo riassorbito simultaneamente alla formazione di nuovo osso, questo è completamente sostituito dall'osso vitale del paziente entro 6 - 12 mesi."

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Prof. Tullio Monetta

Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli Federico II

Wiltfang J. et al.; Degradation Characteristics of a and ß Tri-Calcium-Phosphate (TCP) in Minipigs.

J Biomed Mater Res 2002; 63 (2).

"Il ß-TCP mostra un dissolvimento accelerato ed ha una reattività ottimale con i tessuti circostanti.

I granuli di dimensioni più piccole del ß-TCP portano ad una migliore architettura delle trabecole ossee di nuova formazione, permettendo un precoce adattamento biofunzionale del sostituto osseo durante il processo di rigenerazione."

Schiroli, G. et al.; Human histological 4 months findings using a combination of pure-phase beta tricalcium phosphate (ß-TCP) and Platelet Rich Plasma (PRP) chair-side preparation on comparison with ß-TCP alone, autogenous bone graft, DFDBA and Bio-Oss. Poster presented at the international congress "Bone 2003", Maastricht, 09.-11.10.2003.

Poster presentato al congresso internazionale "Bone 2003", Maastricht, 09.-11.10.2003.]

"La valutazione istologica delle biopsie ha evidenziato una significativa formazione di osso più maturo per i siti trattati con ß-TCP e PRP e ß-TCP da solo, seguita da quella dei siti trattati con un'innesto di osso autologo. I due siti trattati con DFDBA ed innesti di osso bovino hanno mostrato quantitativi rispettivamente decrescenti della formazione di osso."

Trisi, P., et al.; Histologic Effect of Pure-Phase Beta-Tricalcium Phosphate on Bone Regeneration in Human Artificial Jawbone Defects.

The International Journal of Periodontics & Restorative Dentistry. Vol. 23, No. 1 (2003), 3-11.

"Il beta-TCP puro è stato riassorbito simultaneamente alla formazione di nuovo osso senza interferire con la formazione della matrice ossea."

S. SH. Homaeigohar, M. A. Shokrgozar, A. Yari Sadi, A. Khavandi, J. Javadpour, M. Hosseinalipour In vitro evaluation of biocompatibility of beta-tricalcium phosphate-reinforced high-density polyethylene; an orthopedic composite Published online 9 August 2005 in Wiley InterScience (www.interscience.wiley.com). DOI: 10.1002/jbm.a.30333 “I risultati ottenuti indicano che i campioni del composto beta-TCP/HDPE sono biocompatibili e non tossici” Marie-Ce´ cile von Doernberg, Brigitte von Rechenberg, Marc Bohner, Sonja Gru¨ nenfelder, G Harry van Lenthe, Ralph Mu¨ ller, Beat Gasser, Robert Mathys, Gamal Baroud, Jo¨ rg Auer In vivo behavior of calcium phosphate scaffolds with four different pore sizes Biomaterials 27 (2006) 5186–5198 “Il comportamento in vivo (del beta-TCP) è stato studiato con tecniche radiografiche, istologiche, istomorfologiche. Tutti i campioni sono risultati biocompatibili, osseo conduttivi con rapido dissolvimento del materiale e formazione di osso” 4

Prof. Tullio Monetta

Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli Federico II

Naoki Kondo, Akira Ogose, Kunihiko Tokunaga, Tomoyuki Ito, Katsumitsu Arai, Naoko Kudo, Hikaru Inoue, Hiroyuki Irie, Naoto Endo Bone formation and resorption of highly purified b-tricalcium phosphate in the rat femoral condyle Biomaterials 26 (2005) 5600–5608 “Il beta-TCP ha mostrato una buona biocompatibilità poichè sia il riassorbimento del materiale che la formazione di osso sono incominciati in tempi rapivi dopo l’impianto”

In allegato si riportano alcuni tra i più recenti lavori pubblicati.

L’ampia bibliografia riportata dimostra che gli studi clinici hanno confermato I pregi dei materiali contenenti beta-TCP e dei materiali compositi a base di beta-TCP, d’altra parte numerosi sono i prodotti disponibili sul mercato. La tabella successiva riporta i nomi di quelli più noti.

CASA PRODUTTRICE

NOME COMMERCIALE

NOTE

-TCP 99.9% Granuli da 0.5-1 mm e 2-3 mm -TCP 99.% Granuli da 0.05 e fino a 2 mm -TCP 99.9% Granuli da 0.5-1 mm e 2-3 mm

SELECTA SRL

BIOSET TCP

CURASAN

CERASORB

ROTAMED

KASIOS TCP

ADR SRL MATHYS MEDICAL OGNA

EASY GRAFT CEROS TCP

siringa Granuli, puro

RTR

-TCP 99.% Coni e siringhe

La lista riportato nella tabella precedente non è sicuramente esaustiva ma tende ad evidenziare che esistono numerosi prodotti a base di beta-fosfatotricalcico da tempo utilizzati con successo nella pratica clinica.

CONCLUSIONI L’ampia ricerca bibliografica e di mercato effettuata ha dimostrato che prodotti basati su betafosfatotricalcico, sono stati favorevolmente testati in ambito scientifico e sono ampiamente utilizzati da molti anni nella pratica odontoiatrica ed ortopedica e che quindi hanno superato i test di accettazione imposti dalle norme.

Napoli, 7 Maggio 2009

Prof. Tullio Monetta

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