Le membrane di collagene nell'odontoiatria rigenerativa

Jason® membrane e collprotect® membrane

botiss Jason® membrane  e  botiss collprotect® membrane  – due membrane in collagene disponibili nella gamma di biomateriali Straumann – sono realizzate in collagene suino di tipo I e III. Entrambe le membrane sono prodotte in un processo di pulizia standardizzato multifase che rimuove tutte le componenti cellulari e non collageniche, preservando la struttura originale tridimensionale, aperta e porosa del collagene. A questo proposito, la loro biocompatibilità è stata provata in studi di tolleranza e clinici (Rothamel et al. 2012, Barbeck et al. 2015, Merli et al. 2015, Panagiotou et al. 2015).

Requisiti, tipo e caratteristiche di una membrana barriera

Parlando in termini pratici, una membrana barriera studiata per indicazioni odontoiatriche deve soddisfare i seguenti criteri: integrazione nel tessuto ospite, biocompatibilità, occlusività cellulare, permeabilità per i nutrienti e facilità di impiego (Hardwick et al. 1994). Poiché il collagene è una proteina primaria e altamente conservata presente nei tessuti connettivi di tutti i mammiferi, quindi con un elevato livello di omologia, sono state progettate diverse membrane in collagene di origine animale per procedure GTR o GBR. Dei 28 diversi tipi di collagene identificati nei vertebrati, il collagene di tipo I è il componente dell’intera famiglia con maggiore prevalenza e meglio descritto (Shoulders e Raines 2009, Fratzl 2008, Kadler et al. 2007). Nell'uomo, i collageni coprono circa il 30% del contenuto assoluto di proteine dell’organismo e sono presenti in tutti i tessuti e organi quali pelle, ossa, tendini, ecc. Si tratta di proteine importanti coinvolte in numerose attività biologiche, tra cui formazione della matrice extracellulare e dei vasi sanguigni, adesione e migrazione cellulare, nonché nella morfogenesi e riparazione dei tessuti (Kadler et al. 2007, Sakar et al. 2012). Sono presenti sotto forma di fibre allungate, collageni che formano reti, collageni associati a fibrille o domini di collagene transmembrana (Shoulders e Raines 2010, Fratzl 2008) e conferiscono stabilità ed elasticità ai tessuti grazie alla loro notevole resistenza alla trazione. Le molecole di collagene sono sintetizzate da diverse cellule, come quelle endoteliali (Howard et al. 1976) o le cellule dei muscoli lisci (Schlumberger et al. 1991), ma principalmente dai fibroblasti (Silvipriya et al. 2015).

Degradazione e funzione del collagene nel rimodellamento dei tessuti e nella guarigione delle ferite

La scissione delle molecole di collagene è regolata da specifiche proteasi (collagenasi). Con i rispettivi domini catalitici caratteristici, esse sono in grado di decomporre la molecola in frammenti definiti. La degradazione e la biosintesi del collagene sono passaggi fondamentali per diversi processi. A differenza di altre sostanze o composti utilizzati per approcci di ingegneria dei tessuti, i collageni naturali sono biomateriali molto efficaci grazie al loro rapido adattamento alle forze meccaniche e alla trasformazione delle informazioni in segnali biomeccanici, controllando in questo modo numerosi eventi, quali ad es. il rimodellamento tissutale o la guarigione delle ferite (Chang e Buehler 2014). I collageni svolgono anche un ruolo fondamentale nelle reazioni emostatiche. Le piastrine accolgono i recettori specifici del collagene esposti sulla superficie cellulare e il legame di un ligando induce la degranulazione e la coagulazione sanguigna. Pertanto, il collagene favorisce la stabilizzazione delle ferite e per questo motivo è stato ampiamente usato come agente emostatico e come medicazione biologica in medicina e farmacologia (Patino et al. 2002, Nuyttens et al. 2011). Inoltre  agisce da agente chemiotattico per diversi tipi di cellule interessate al processo di guarigione delle ferite, tra cui i fibroblasti gengivali e del legamento parodontale (Postlethwaite et al. 1978). Se esposto alla cavità orale durante il periodo di guarigione, il collagene si degrada rapidamente in modo non infiammatorio, rendendo possibile l’uso delle membrane di collagene anche in complesse procedure di flap surgery (Schwarz et al. 2006).

Membrane di collagene per GBR/GTR in odontoiatria

Le membrane di collagene usate in odontoiatria derivano principalmente dal tendine, derma, cute o pericardio e sono normalmente di origine bovina o porcina (Bunyaratavej et al 2001). Possono essere prodotte con diverse tecniche. In generale, la frazione di collagene viene dapprima isolata, quindi purificata e precipitata modificando la forza ionica, il valore di pH o aumentando la temperatura con un successivo passaggio di evaporazione dell’aria. Al termine, il collagene purificato viene liofilizzato e sterilizzato (Patino 2002).

Comportamento meccanico e tempo di degradazione offrono una gamma senza pari di opzioni di trattamento

Sebbene derivino dalla stessa specie animale, Jason® membrane e collprotect® membrane differiscono per proprietà meccaniche e comportamento di riassorbimento poiché derivano da tessuti suini diversi. Jason® membrane deriva dal pericardio suino, una sacca di tessuto fibroso che circonda il cuore dei mammiferi. Il pericardio impedisce l’eccessiva espansione del cuore e contiene piccole quantità di liquido sieroso che consente il libero movimento del muscolo cardiaco durante le variazioni del volume ematico. Poiché il pericardio deve resistere alle forze del muscolo cardiaco, ha una struttura collagenica eccezionalmente densa, che conferisce alla membrana rigidità e resistenza alla rottura multidirezionale nonché resistenza alla trazione. Pertanto, nelle procedure di innesto osseo, Jason® membrane è sottoposta a una lenta degradazione enzimatica fornendo di conseguenza un periodo di barriera prolungato, rendendo la membrana idonea al trattamento di difetti più ampi, quali aumenti estesi della cresta e rialzo del pavimento del seno mascellare con innesto laterale aggiuntivo. I difetti ossei estesi richiedono un tempo di guarigione prolungato in quanto la risoluzione completa del difetto dipende dalla percentuale di formazione di vasi sanguigni e dal reclutamento di cellule che stimolano la formazione dell’osso, che inizia ai bordi e procede verso il centro dell'area del difetto (Schenk et al. 1992). Concludendo, le dimensioni del difetto determinano in definitiva la funzione barriera desiderata e quindi il tempo di degradazione (Zellin et al. 1995). Di conseguenza, i difetti di dimensioni ridotte e medie quali difetti fenestrati o lesioni parodontali richiedono una membrana con tempo di barriera intermedio, come quello di collprotect® membrane che ha una degradazione più rapida rispetto a Jason® membrane. collprotect® membrane è realizzata in derma suino e ha una rete collagenica aperta, porosa ma anche densa. I pori aperti intrinseci del derma suino originale facilitano la migrazione dei vasi sanguigni nell’area del difetto, consentendo così una rapida vascolarizzazione del letto della ferita sottostante (Rothamel et al. 2011), mentre la densità della membrana crea una barriera contro la crescita dei tessuti molli. A parte le diverse prestazioni come barriera meccanica, Jason® membrane e collprotect® membrane differiscono anche per il rispettivo spessore. Jason® membrane ha uno spessore esiguo di circa 0,2 mm e semplifica la gestione dei tessuti molli, in particolare nei biotipi sottili. collprotect® membrane è leggermente più spessa (~0,4 mm) e può essere il materiale di elezione per gli innesti con osso autologo o allogenico. Questi tipi di innesti di solito si rimodellano completamente in 3-4 mesi e pertanto non richiedono una funzione barriera prolungata. Similmente, le membrane barriera con tempi di barriera intermedi, come collprotect® membrane, sono altrettanto adeguate per il trattamento dei difetti ossei parodontali.

Rigenerazione parodontale a seguito del trattamento con membrane di barriera

Le membrane di collagene assorbibili sono state utilizzate con successo per trattare lesioni parodontali infraossee e difetti di forcazione. Rispetto alla flap surgery convenzionale, posizionando una membrana barriera di collagene tra l’epitelio gengivale e il legamento parodontale residuo intatto è stato ottenuto un aumento medio dell’attacco clinico (CAL) da 1,1 mm a 1,58 mm (Needleman et al. 2002, Needleman et al. 2006,  Stoecklin-Wasmer et al. 2013). Inoltre, revisioni sistematiche indicano risultati clinici  simili a quelli delle membrane non assorbibili nella terapia parodontale rigenerativa (Laurell et al. 1998, Parrish et al. 2009), ma senza gli svantaggi del materiale non assorbibile. A causa della loro rigidità, le membrane non assorbibili sono soggette a perforazione del lembo e aumentano il rischio di deiscenza dei tessuti molli e di esposizione della membrana, compromettendo il processo rigenerativo e rendendo infine necessaria la loro rimozione (Simion et al. 1994, Gher et al. 1994, Watzinger et al. 2000).

Soluzioni di membrana  convenienti grazie alle eccellenti proprietà di gestione

Oltre al comportamento meccanico e di degradazione, Jason® membrane e collprotect® membrane sono contraddistinte anche da un’eccellente gestione e facilità di applicazione sul difetto. Entrambi i materiali possono essere applicati asciutti o bagnati. In condizioni asciutte, la rigidità relativa delle membrane consente il posizionamento verticale nel difetto o nell’alveolo durante il riempimento con particolato di materiale di innesto osseo. Di conseguenza, dopo la reidratazione con soluzione fisiologica sterile o sangue, diventano flessibili e possono essere facilmente posizionate sull’area di innesto e adattate ai profili della superficie. Se necessario, il riposizionamento in condizioni bagnate è facilmente eseguibile senza rischio di incollamento della membrana su se stessa. Anche se entrambe le membrane possono essere fissate, grazie alle eccellenti proprietà adesive, nella maggior parte dei casi la fissazione non è necessaria. Grazie all'eccellente resistenza alla rottura, Jason® membrane può essere anche suturata o avvitata. Entrambe le membrane possono, inoltre, essere facilmente ritagliate con le forbici o con un bisturi per adattarle all’area del difetto. Le moderne tecniche di odontoiatria mirano sia a una rigenerazione ottimale dei tessuti sia alla soddisfazione delle esigenze estetiche. Negli ultimi decenni, le membrane barriera realizzate in collagene hanno dimostrato di essere fondamentali per il raggiungimento di questi obiettivi. Sia Jason® membrane sia collprotect® membrane, usate in oltre 300.000 applicazioni dentali, offrono eccezionali proprietà di manipolazione, hanno modelli di degradazione  controllati e sono caratterizzate da un'eccellente biocompatibilità che fa di queste membrane la scelta ideale per applicazioni in implantologia e parodontologia.