Imparare dai meteoriti per migliorare le protesi ossee

Uno studio dell’Istituto di cristallografia del Cnr, in collaborazione con le università Sapienza e Roma Tre e con l’ISIS Neutron and Muon Source (UK), ha permesso di ottenere la prima caratterizzazione completa della whitlockite, un minerale presente anche nei meteoriti.

I risultati contribuiranno ad ottenere materiali più performanti per utilizzo biomedicale. Lo studio è pubblicato su Crystals. La ricerca ha analizzato per la prima volta dettagliatamente la struttura del minerale whitlockite. Si tratta di un raro fosfato di calcio naturale presente in rocce granitiche terrestri e nei meteoriti condriti.

Perché è importante conoscere in modo dettagliato la struttura di questo minerale? “La whitlockite è la controparte naturale del biomateriale sintetico tricalcio fosfato (Tcp). Questo materile viene utilizzato in ortopedia e in odontoiatria sotto forma di cementi, filler e rivestimenti.”, spiega Francesco Capitelli, ricercatore del Cnr-Ic e autore della ricerca. “Grazie allo studio di questi materiali naturali gli scienziati possono migliorare i loro analoghi sintetici, per meglio adattare la funzione attesa nelle applicazioni biomediche. In particolare, il Tcp è una alternativa alla idrossiapatite sintetica. Questa è molto simile alla componente minerale delle ossa e dei denti umani, ma risulta essere fragile da utilizzare in alcuni contesti, come negli impianti metallici di protesi ossee”.

Studi più approffonditi

Si mira anche a ridurre il rischio di rigetto da parte del corpo. “Le informazioni raccolte dallo studio dei materiali naturali possono essere usate per modificare i corrispondenti materiali sintetici. Si spera così di diminuire la fragilità e il rischio di rigetto delle protesi. Vengono migliorate quindi le loro prestazioni generali. Ecco perché è importante conoscere in modo così approfondito la struttura della whitlockite o di altri fosfati naturali di calcio. La conoscenza può contribuire in campo biomedico a offrire nuovi prodotti di sintesi a beneficio del paziente”, continua Capitelli.

Per la prima volta i ricercatori hanno usato la spettroscopia infrarossa su questo minerale. “In questo studio abbiamo utilizzato la capacità unica della diffrazione da neutroni per localizzare l’atomo di idrogeno all’interno della whitlockite. Questo dopo una analisi preliminare con la diffrazione da raggi X. Il campione è stato anche studiato con la microsonda elettronica per confermare il contenuto chimico e, per la prima volta su questo minerale, anche con la spettroscopia infrossa”, conclude il ricercatore.