Bioceramiche
Le bioceramiche sono ceramiche biocompatibili con una capacità di formazione di apatite, che consente la formazione di legami tra il materiale e i tessuti come tessuti ossei e dentali. In molte applicazioni biomediche le bioceramiche sono utilizzate sotto forma di materiali sfusi o porosi con una forma specifica come impianti, protesi o dispositivi protesici.
Inoltre, le bioceramiche sono utilizzate in polvere per riempire gli spazi difettosi mentre i processi di riparazione naturali ripristinano la funzione e sono utilizzate come rivestimento su un substrato o come seconda fase in un materiale composito per ottenere attività meccaniche e biologiche migliorate come l’osteoinduzione o l’osteointegrazione.
Si sono utilizzati diversi tipi di bioceramiche per indurre la rigenerazione dei tessuti in situ grazie alla loro biocompatibilità, porosità multiscala, antibatteriche e meccaniche. Ispirandosi alla composizione delle ossa e dei denti e mirando a imitarne la struttura e la composizione, sono state sviluppate diverse bioceramiche e oggigiorno con la crescente importanza della nanoscienza e della nanotecnologia, alcune di esse vengono utilizzate anche per costruire sistemi intelligenti di somministrazione di farmaci.
Classificazione delle bioceramiche
Si possono classificare le bioceramiche possono in tre gruppi: ceramiche bioinerti, ceramiche bioattive e ceramiche bioriassorbibili. Le ceramiche bioinerti sono definite come bioceramiche stabili e che non mostrano alcun effetto dannoso o bioattività nel corpo umano. Esempi di ceramiche bioinerti sono allumina, zirconia e carbonio.
Contrariamente alle ceramiche bioinerti, le ceramiche bioattive sono definite come bioceramiche che si legano direttamente all’osso senza avere tessuto connettivo fibrillare tra la bioceramica e l’osso.
Questa caratteristica di legame diretto con l’osso è estremamente utile e si osserva solo nelle bioceramiche tra i biomateriali. Esempi di ceramiche bioattive sono l’apatite e le vetroceramiche bioattive come le vetroceramiche apatite-wollastonite.
Il termine bioattivo è stato coniato da Larry Hench nel 1971, quando lui e i suoi colleghi, all’Università della Florida, inventarono il bioglass, il primo materiale che formava un forte legame con l’osso. Il bioglass è una forma di idrossiapatite sintetica in cui viene aggiunta silice per renderla meccanicamente più resistente. Nella sua composizione sono presenti carbonato di sodio, carbonato di calcio, pentossido di fosforo e silice che hanno mostrato proprietà di legame superiori a ossa vive e tessuti molli
Al contrario, le ceramiche bioriassorbibili, come indica il nome, sono gradualmente ma costantemente riassorbite nel corpo, caratteristica estremamente utile nel campo dell’ingegneria tissutale; esempi di ceramiche bioriassorbibili sono gesso, carbonato di calcio, carbonato di apatite e β -fosfato tricalcico
Fosfato di calcio
Le bioceramiche a base di fosfato di calcio (CaP) sono ampiamente utilizzate nel campo della rigenerazione ossea, sia in ortopedia che in odontoiatria, grazie alla loro buona biocompatibilità, osteointegrazione e osteoconduzione.
Con il termine fosfato di calcio si intende una classe di minerali costituita da cationi calcio Ca2+, anioni ortofosfato PO43-, metafosfato PO3– o pirofosfato P2O74- e occasionalmente ioni idrogeno o idrossido. Sotto forma di nanoparticelle, le nanoparticelle di fosfato di calcio possono anche essere utilizzate come efficaci veicoli di somministrazione per trasferire agenti terapeutici come acidi nucleici, farmaci, proteine ed enzimi nelle cellule tumorali.
Inoltre, la facile preparazione e funzionalizzazione dei CaP, insieme alle loro proprietà intrinseche come la solubilità dipendente dal pH, forniscono vantaggi nella somministrazione e nel rilascio di questi agenti bioattivi utilizzando i CaP come nanocarrier.
Fosfato di calcio con polimeri
A causa delle proprietà di trazione e taglio relativamente scarse rispetto a quella delle ossa e dei denti e alla loro intrinseca fragilità che limita il loro utilizzo, si sono realizzati fosfati di calcio con polimeri. I polimeri possono essere aggiunti nella fase liquida così come nella fase in polvere e possono essere sintetici o naturali.
Esempi di polimeri naturali sono: alginato, chitina, chitosano, seta, ialuronato, cellulosa, gelatina, soia, albume, collagene e solfato di condroitina. I polimeri sintetici includono polietilenglicole (PEG), poli(etil)acrilato, poliesteri e polieteri, acido poliacrilico (PAA), fibrina, PLGA, acido poli(glicolico) (PGA), policaprolattone (PCL), acido poli- l -lattide (PLLA), fibre aramidiche e fibre di poliammide
Tuttavia i polimeri biodegradabili, per la maggior parte dei casi, mancano di rigidità, duttilità e proprietà meccaniche finali richieste nelle applicazioni in campo biomedico.
All’inizio dell’anno 2000 si sono realizzate bioceramiche costituite da materiali compositi di fosfato di calcio cementizio con PLGA per migliorare la resistenza meccanica compressiva e creare pori di dimensioni controllabili e con alginato di sodio.
Bioceramiche in endodonzia
Il campo dell’endodonzia è in continuo cambiamento a causa dell’introduzione di nuove tecniche e progressi tecnologici. Si sono introdotte le bioceramiche in endodonzia negli anni ’90, prima come materiali di otturazione retrograda e poi come cementi per la riparazione delle radici, sigillanti per i canali radicolari e rivestimenti per coni di guttaperca.
In campo odontoiatrico le bioceramiche sono in grado di formare idrossiapatite e, in ultima analisi, creare un legame tra la dentina e il materiale. Tra le bioceramiche introdotte in campo endodontico quella più rilelante è l’MTA, acronimo di Mineral Trioxide Aggregate.
MTA
L’MTA è composta principalmente da cemento Portland costituito da silicato tricalcico, silicato bicalcico e alluminato tricalcico a cui è aggiunto ossido di bismuto quale agente radiopaco che consente la visualizzazione dei materiali di otturazione endodontica tramite esame radiografico, e gesso per modificare il tempo di presa ovvero il periodo di tempo necessario a un materiale per passare da uno stato fluido a uno stato indurito.
Tra gli svantaggi dell’MTA vi è un tempo di presa più lungo rispetto a quell’amalgama, difficoltà di manipolazione, costi elevati e presenza di specie tossiche come l’arsenico.
Biodentina
Tra le bioceramiche dal 2009 si è prodotta la biodentina, prodotto a base di silicato di calcio, le cui proprietà meccaniche sono paragonabili alla dentina. Mostra eccellenti proprietà antibatteriche grazie al suo pH alcalino che favorisce un ambiente che inibisce la crescita batterica.
Il BioAggregate è un nuovo materiale introdotto per l’uso come materiale di riempimento dell’apice radicolare a base di silicato tricalcico, privo di alluminio che utilizza l’ossido di tantalio come radiopacizzante. BioAggregate contiene additivi per migliorare le prestazioni del materiale.
È prodotto come una polvere bianca pura e fine simile al cemento idraulico contenente nanoparticelle ceramiche prive di contaminazione per la cui produzione è utilizza la scienza avanzata della nanotecnologia ottenere particelle di ceramica che, reagendo con l’acqua, producono biomateriali ceramici biocompatibili e privi di alluminio. Il TheraCal LC è un materiale ibrido costituito da cemento Portland tipo, silice pirogenica come agente addensante, resina, ossido di bismuto e solfato di bario (3%) come agenti radiopacizzanti.
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il 4 Dicembre 2024