Corea: miglioramento degli impianti per l’artroplastica del ginocchio con rivestimento poroso in titanio nella deposizione diretta
Ricercatori coreani sono alla ricerca di modi per migliorare i materiali utilizzati nelle procedure di artroplastica totale del ginocchio. Il design e la tecnica sono notevolmente migliorati negli ultimi 30 anni, ma qui gli autori indagano sull’uso di nuovi materiali per gli impianti, sottolineando le loro scoperte nel recente rivestimento ” Titanium Porous Coating Using 3D Direct Energy Deposition (DED) Printing for Cementless TKA Implants: Does it Induce Chronic Inflammation?’ ‘
Mentre la fissazione non cementata doveva essere una tecnica progressiva che promuoveva un miglioramento osseo per impianto, crescita e longevità, ci sono state preoccupazioni dovute a “scarsi risultati clinici” e all’insuccesso complessivo.
I ricercatori sottolineano che ci sono stati sviluppi nella stampa 3D tramite deposizione di energia diretta (DED) con l’uso del titanio. Può essere considerato “inferiore” alla fusione del letto di polvere; tuttavia, non per l’uso nella creazione di protesi del ginocchio dove offre elevate resistenze meccaniche. In questo studio, gli autori valutano l’uso del Ti-rivestito sulla lega CoCr e quanto sia efficace nello stimolare una reazione infiammatoria in entrambi i modelli in vitro e in vivo.
Il team ha rivestito un substrato di CoCr con uno strato poroso di Ti puro, creando una struttura pensata per abbinare l’osso spugnoso. Sono stati creati tre campioni, che rappresentavano la superficie liscia e sabbiata per i confronti e quindi le superfici DED come potenziali impianti.
“Tre tipi di campioni (n = 54; diametro: 14,6 mm; altezza: 3 mm per piastra da 24 pozzetti), ovvero liscio (n = 18), sabbiato (n = 18) e rivestito con DED Ti (n = 18), sono stati fabbricati per studi in vitro. Analogamente, per studi in vivo, sono stati fabbricati tre tipi di dischi campione (diametro: 6 mm; spessore: 3 mm) (n = 36): (1) liscio (n = 12), (2) sabbiato (n = 12) e (3) DED rivestiti in Ti (n = 12) “, hanno spiegato i ricercatori.
Trentasei topi sono stati aggiunti al progetto di ricerca, ognuno dei quali ha ricevuto i vari impianti campione.
La vitalità delle cellule è stata esaminata nei giorni 1,3,5 e 7, mostrando la citocompatibilità per tutte le superfici. I campioni DED hanno mostrato una vitalità cellulare leggermente elevata ma non abbastanza significativa da fare la differenza. I ricercatori hanno notato lo stesso tipo di crescita negli esperimenti in corso nel periodo di cinque giorni. Non ci sono state “differenze statisticamente significative” per il profilo immunitario in vivo o nella concentrazione di citochine infiammatorie rispetto al gruppo fittizio.
Nel complesso, i ricercatori hanno ritenuto che questo processo offrisse grandi benefici, consentendogli di superare le precedenti sfide nei metodi di rivestimento superficiale, con poche possibilità di formazione di nanoparticelle di Ti. La stabilità meccanica è elevata e vi è un migliore legame tra le leghe Ti e CoCr. Le caratteristiche della superficie sono facilmente manipolabili per dimensioni dei pori, porosità e massimo livello di rugosità. I ricercatori hanno notato che le tecniche DED utilizzate nella creazione di impianti mostrano anche un forte potenziale per ridurre il “rischio di via infiammatoria”.
“… Sono necessarie ulteriori ricerche per confrontare il rivestimento DED Ti con TPS e PBF, che sono l’attuale tecnologia utilizzata nel modello in vivo. Infine, la reazione infiammatoria nell’uomo e nel topo potrebbe essere diversa, quindi ci sono limitazioni nell’applicazione dei nostri risultati ottenuti dal modello di topo direttamente sull’uomo ”, hanno concluso i ricercatori.
“Inoltre, la nostra dimensione del campione era relativamente piccola a causa dell’etica sperimentale. In effetti, la maggior parte degli studi sugli animali condivide questi limiti, quindi il nostro impianto DED deve essere attentamente valutato su studi su animali di media e grande taglia prima della sperimentazione clinica. “
Valutazione del grado di cellule infiammatorie mediante sistema semiquantitativo di grado. Immagini rappresentative di liscio (A) e rivestimento DED Ti (B) a 4 settimane dopo l’impianto. Macrofagi (testa di freccia verde), linfociti (freccia blu), granulociti (teste di freccia bianca) e monociti (freccia bianca) sono stati osservati in entrambi i campioni, tuttavia non più del 10% di tutte le cellule. Entrambe rappresentano la zona valutata come di grado 1. Il risultato dell’analisi semiquantitativa di grado rappresentata a 4 settimane (C) e 8 settimane (D). Il livello di espressione delle cellule infiammatorie era diminuito a 8 settimane (D) rispetto a 4 settimane (C), tuttavia, non vi era alcuna differenza statisticamente significativa (gruppo liscio P = 0,413, gruppo DED rivestito in Ti = 0,219). Non c’era alcuna differenza significativa tra i gruppi lisci e DED rivestiti in Ti a 4 (P = 0,551) e 8 settimane (P = 0,755). 
Risultati del nuovo test usando concentrazioni di cellule basse ((A): 3 × 103) e alte ((B): 1,2 × 104 cellule) per determinare gli effetti della concentrazione cellulare iniziale. Tutti e quattro i gruppi sperimentali hanno mostrato un modello di vitalità simile e non c’erano differenze statisticamente significative. 
I risultati del dosaggio CCK-8 per ciascun campione dipendono dal tempo. Il gruppo di controllo positivo, sabbiato e rivestito in Ti DED ha raggiunto quasi il suo valore massimo il giorno 7. Tuttavia, il gruppo liscio ha mostrato una vitalità relativamente bassa, ma non era statisticamente significativo (giorno 5 P = 0,1, giorno 7 P = 0,1 ). 
(A) Il campione sperimentale è stato inserito nello strato sottocutaneo dorsale. (B) Dopo aver inserito il campione nel mouse. I campioni non sono stati inseriti nel gruppo fittizio dopo l’incisione come gruppo di controllo. (A) schema di un campione utilizzato per esperimenti (A) liscio, (B) sabbiato, (C) deposizione di energia diretta (DED) -Ti rivestito (colore nero: lega di cromo cobalto, colore rosso: verniciatura a polvere Ti).