SFIDA DEL CLIENTE
I cementi ossei svolgono un ruolo cruciale nell'aumento vertebrale. Durante questa procedura chirurgica minimamente invasiva, i chirurghi iniettano un agente adesivo nei siti di frattura della colonna vertebrale come mezzo per alleviare il dolore, migliorare la stabilità spinale e, in alcuni casi, ripristinare l'altezza. Con l'aumento delle fratture legate all'osteoporosi da parte di una popolazione anziana in aumento, la domanda globale di cementi ossei non è mai stata così alta.
Il polimetilmetacrilato (PMMA) è attualmente il composto preferito per la produzione di cementi ossei per l'aumento vertebrale. Un polimero bioinerte in forma solida, il PMMA viene iniettato sotto forma di polvere con un fluido monomero durante l'intervento chirurgico di aumento vertebrale. Quando indurito, questa miscela diventa un solido con elevata resistenza meccanica.
Negli ultimi anni sono sorte preoccupazioni riguardo alle prestazioni dei cementi ossei a base di PMMA per l'aumento vertebrale. I cementi PMMA sono molto rigidi – forse troppo – e sono stati collegati a fratture vertebrali adiacenti nei pazienti. Inoltre, alcuni dei componenti fluidi utilizzati per la polimerizzazione sono tossici e il processo di polimerizzazione produce temperature elevate, che possono danneggiare i tessuti circostanti. Il fosfato di calcio (CaP) è stato esplorato come materiale alternativo, grazie alla sua non tossicità e al naturale riassorbimento nel corpo. Il CaP, tuttavia, è un materiale fragile e può frantumarsi se esposto alle forze di flessione e taglio esercitate naturalmente sulla colonna vertebrale.
Nessuna delle due formulazioni è soddisfacente per il team di Scienze dei materiali applicati presso l'Università di Uppsala a Uppsala, in Svezia, facente parte del Dipartimento di Scienze ingegneristiche dell'università. Il team, composto da 20 persone, gestisce una serie di studi sui biomateriali e attualmente sta in parte concentrando i suoi sforzi sulla ricerca relativa ai cementi ossei.
"Il nostro obiettivo finale di ricerca è identificare nuovi tipi di cemento che offrano la forza del PMMA e l'atossicità del fosfato di calcio, ma senza le carenze di nessuno dei due", spiega la dottoressa Cecilia Persson, Project Manager e supervisore degli studenti per Team di Scienze dei materiali applicate dell'Università di Uppsala. "I movimenti spinali sono difficili da replicare nel laboratorio di prova e la nostra sfida principale riguarda il realismo. Attualmente stiamo valutando i cementi principalmente sotto compressione quasi statica, ma vogliamo anche caratterizzare come si comporterà una formulazione nel lungo termine".
SOLUZIONE MTS
Per supportare i suoi sforzi di ricerca sul cemento osseo, l'Università di Uppsala ha collaborato con MTS Systems Corporation per integrare un sistema di prova da tavola servoidraulica assiale MTS Bionix® modello 858 nel laboratorio di prova di Scienze dei materiali applicate.
"Ho usato le apparecchiature di prova MTS all'inizio della mia carriera, avendola trovate precise e affidabili, le ho considerate un'opzione valida per l'Università di Uppsala", dice Persson. "Sapevamo che sarebbero stati necessari molti milioni di cicli per valutare a fondo qualsiasi formulazione praticabile, quindi l'affidabilità e la ripetibilità del sistema di prova sono state fondamentali nella nostra decisione di scegliere MTS. Siamo rimasti soddisfatti sia dell'affidabilità del nostro sistema di prova che del livello di supporto tecnico che riceviamo da MTS."
Il sistema MTS Bionix esegue prove assiali sia statiche che dinamiche con carichi fino a 25 kN. La soluzione include anche i controlli MTS FlexTest®, una centralina idraulica MTS SilentFlo™e il software MTS MultiPurpose TestWare®.
In combinazione con un sistema di simulazione ambientale MTS Bionix EnviroBath, la soluzione MTS Bionix consente al team di Scienze materiali applicate di applicare simultaneamente carichi a un cemento osseo in un bagno salino mantenuto a temperatura corporea costante. Il risultato finale è una simulazione precisa delle forze e delle condizioni che qualsiasi cemento deve infine subire in un paziente molto tempo dopo il completamento dell'intervento di aumento vertebrale.
"Il sistema MTS consente la valutazione delle proprietà del cemento nel tempo, simulando i carichi a cui è soggetta una persona per un periodo di diversi anni", afferma Persson. "Essendo molto flessibile, il sistema MTS consentirà anche prove più elaborate in futuro".
VANTAGGI PER IL CLIENTE
Secondo Persson, la soluzione di prova MTS Bionix consente al suo team di dedicare più tempo a concentrarsi su nuove formulazioni e meno tempo a preoccuparsi delle prestazioni del sistema di prova o della validità dei dati di prova.
"Siamo fiduciosi che otterremo un'istantanea precisa delle prestazioni effettive di un cemento osseo in una persona reale che vive una vita attiva", dice. "La nostra configurazione di prova è anche abbastanza flessibile, quindi siamo liberi di essere creativi ed esplorare possibilità in più direzioni. Abbiamo compiuto notevoli progressi negli ultimi mesi e l'hardware, il software e il supporto di MTS hanno svolto un ruolo significativo nell'ottenimento di questi risultati".
Persson ammette che, sebbene il suo team abbia ancora molto lavoro da fare per trovare il prossimo cemento osseo per l'aumento vertebrale, si sente non lontana dal raggiungere questo obiettivo.
"C'è ancora molta strada da fare dal punto di vista della ricerca", dice Persson. "Ma ci stiamo man mano avvicinando a una soluzione praticabile e sento che abbiamo le risorse, la tecnologia e l'esperienza necessarie per arrivarci nel modo più rapido ed efficiente possibile".
