La rigenerazione di difetti ossei critici richiede l'impianto di scaffold porosi in grado di scambiare segnali chmici, morfologici e meccanici con le cellule così da attivare la formazione di nuovo osso e la colonizzazione dell'intero scaffold. La dimensione e la morfologia dei pori deve essere progettata per consentire la penetrazione dell'osso e la formazione di una rete vascolare in grado di sostenere il metabolismo osseo. La resistenza meccanica degli scaffolds deve essere sufficiente a mantenere una certa stabilità fisica subito dopo l'impianto. Varie tecniche di formatura come la replica, il foaming, lo spin casting, slip casting, freeze casting, vengono utilizzate per realizzare sospensioni stabili di polveri bioattive (tra cui idrossiapatite, tricalcio fosfato, titania e loro compositi) che vengono poi consolidate in dispositivi macroporosi 3D. In particolare il processo di foaming consente di ottenere scaffolds con porosità molto elevate e buone proprietà meccaniche; processi di freeze casting consentono di ottenere impianti con porosità orientata e proprietà meccaniche anisotrope, così come avviene nelle ossa lunghe. La porosità orientata sostiene anche lo sviluppo di una rete vascolare che favorisce la formazione e la maturazione di nuovo osso in tutto lo scaffold. Compositi bioattivi che associano calcio-fosfati e fasi bioattive di rinforzo come la titania sono sviluppate e ottimizzate per produrre scaffold ossei con elevato carattere osteogenico e proprietà meccaniche superiori che possono essere utilizzati per la rigenerazione di regioni ossee portanti carico. Processi di sintering sono messi a punto e ottimizzati per ottenere il massimo grado di consolidamento e massimizzare le proprietà meccaniche.
Polimeri naturali e bio-erodibili sono utilizzati in miscela con la fase ceramica per migliorare la resistenza meccanica e ottimizzare le proprietà elastiche verso valori tipici dell'osso. La presenza di polimeri fornisce una maggiore stabilità fisica allo scaffold nelle prime fasi dopo l'impianto e favorisce inoltre l'adesione cellulare e la migrazione.
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