Biocompatibilità

La biocompatibilità è un parametro che indica la dannosità di una sostanza per un organismo. Essa risulta perciò essere di notevole importanza in ambito farmacologico e in ambito biomedico nella produzione di materiali che vengono ad esempio usati per la costruzione di protesi, quali ad esempio il titanio e l'idrossiapatite. Questi materiali devono perciò presentare una totale biocompatibilità nei riguardi dell'organismo umano in cui vengono impiantati, in quanto non solo non devono essere dannosi, ma devono anche non essere attaccati dalle proteine dell'organismo.
Pertanto, lo studio delle caratteristiche di una matrice biologica risulta essere di notevole utilità e importanza. A questo scopo, si effettuano studi su colture di cellule che vengono utilizzate estensivamente per valutare la biocompatibilità di biomateriali potenzialmente impiantabili.

Biocompatibilità di impianti dentali
Negli ultimi anni, per valutare le caratteristiche del sito biologico in cui impiantare una protesi dentale, è stata proposta una nuova tecnica spettrofluorimetrica basata sull'utilizzo di due traccianti fluorescenti che marcano degli immunoconiugati. Su colture di osteoblasti, ossia cellule prelevate dalla mandibola, l'indagine è volta a determinare le quantità di osteocalcina e collagene tipo I secrete dalle suddette cellule nella matrice extracellulare. Questi parametri sono utili nel determinare la bontà della biocompatibilità di un biomateriale. Inoltre, queste specie sono direttamente coinvolte nel processo di mineralizzazione delle ossa, un fattore di cruciale importanza in un impianto dentale a lungo termine.
Dopo isolamento e caratterizzazione, le cellule vengono poste sulla superficie di dischi del materiale da testare, quali il titanio o titanio ricoperto da un sottile strato di idrossiapatite; a ciò segue l'applicazione di un primo anticorpo e successivamente di un anticorpo marcato: a questo punto, dopo l'eccitazione ottica dei due coloranti, viene effettuata l'analisi misurando con uno spettrofluorimetro il segnale di fluorescenza emesso dalle molecole nella matrice extracellulare sulla superficie dei dischi. La misura perciò presenta il vantaggio di essere indipendente dalle caratteristiche della superficie del materiale in esame, e quindi questa tecnica permette un'accurata e precisa valutazione della risposta dei campioni biologici interessati verso il biomateriale da impiantare.
Come marker per ottenere l'immunoconiugato, si utilizzano due coloranti fluorescenti, la fluoresceina isotiocianato (FITC) e la tetrametilrodamina isotiocianato (TRITC), le cui strutture sono sotto riportate:

FITC        


TRITC        

La procedura dell'analisi è divisa in tre step.
  • Step I - Riconoscimento molecolare: il primo anticorpo (1) riconosce le cellule poste a ricoprire il biomateriale in esame (4) e si lega allo strato collagenico che si trova nella matrice extracellulare (3).
  • Step II - Marcatura coi fluorofori: il secondo anticorpo (2), che porta con sè i due marker (5), riconosce il primo anticorpo e vi si lega.
  • Step III - Fluorescenza: I coloranti vengono eccitati attraverso una sorgente laser (6) ed emettono la propria caratteristica fluorescenza (7), la quale viene registrata da uno spettrofluorimetro e visualizzata come spettro di emissione.
                Analisi spettrofluorimetrica del biomateriale

La spettrofluorimetria, grazie alla sua riproducibilità, attendibilità e specificità, ha permesso di facilitare gli studi sulla biocompatibilità, in quanto ha permesso di superare alcuni problemi tecnici relativi alla quantificazione di parametri biologici coinvolti in relazioni cellula-biomateriale, come fosfatasi alcalina, collagene, osteocalcina, proteoglicani. Inoltre questa tecnica presenta tra i suoi vantaggi quello di permettere anche, rispetto ad altre metodologie, un certo risparmio di tempo e di costi.