Durante la dinastia Song in Cina (tra il 960 e il 1279 d.C.), i costruttori di quella che oggi è la città di Quanzhou, nel sud del gigante asiatico, dovettero affrontare un problema con i pilastri di uno dei ponti in pietra costruiti sul mare, che si estendeva per oltre due chilometri fino all’isola di Anhai. La base del ponte si trovava in mare aperto e le correnti di acqua salata e le onde erodevano l’infrastruttura. I funzionari locali trovarono una soluzione ingegnosa: piantare ostriche intorno alle fondamenta. Man mano che crescevano, i molluschi si attaccavano saldamente alla pietra e formavano masse compatte di conchiglie. Queste colonie naturali fungevano da cemento perché secernono una sostanza adesiva naturale, composta principalmente da carbonato di calcio e proteine, in grado di sigillare le giunture e proteggere la base dall’impatto delle onde.
Bioingegneria alla cinese: la colla di ostriche Bone 02 sostituirà le placche metalliche e le viti
Nove anni fa, Lin Xianfeng, un giovane chirurgo ortopedico, lesse dell’impresa dei costruttori della dinastia Song durante una vacanza trascorsa nella sua città natale, Wenzhou. Mentre passeggiava su un ponte che attraversava una piccola isola, Lin osservò un denso strato di ostriche attaccate al cemento, che rimanevano salde nonostante le onde e il forte vento che soffiava quel giorno. Allora, al dottore venne un’illuminazione e si pose una domanda: se le ostriche potevano attaccarsi saldamente ai ponti, rafforzandone le fondamenta, o alle rocce sotto il mare, si poteva ottenere un risultato simile nell’ambiente umido del corpo umano?
La stessa domanda era stata posta molti anni prima dal professor Fan Shunwu, un medico in pensione con oltre 40 anni di esperienza come traumatologo presso l’ospedale Sir Run Run Shaw, affiliato alla Facoltà di Medicina dell’Università di Zhejiang, nella Cina orientale. «Per quasi un secolo, scienziati e medici di tutto il mondo hanno continuato a esplorare materiali adesivi per le ossa. I metodi tradizionali di fissaggio metallico presentano delle difficoltà. Fissare piccoli frammenti ossei richiede molto tempo e fatica, perché non è facile ottenere un’unione senza fessure. Inoltre, può causare la perdita o il riassorbimento di frammenti ossei durante la procedura. Tutto cambierebbe se esistesse un materiale medico in grado di unire direttamente le ossa“, ha affermato Fan in una delle sue tesi.
Quando il dottor Lin è entrato come specializzando nell’ospedale di Zhejiang, il professor Fan è diventato il suo mentore. Qualche tempo dopo, consigliato dal veterano traumatologo, Lin ha deciso di guidare un giovane team di ricerca per lo sviluppo di una colla ossea ispirata alle ostriche.
La notizia è stata diffusa a settembre e ha fatto il giro del mondo: un team di ricercatori aveva sviluppato il primo “adesivo per ossa” al mondo ispirandosi alle ostriche che si attaccano alle rocce dell’oceano e ai pilastri dei ponti. In una conferenza stampa tenutasi presso l’ospedale di Zhejiang, il dottor Lin ha presentato Bone 02, un’invenzione che strizza l’occhio al “502”, un supercolla domestica cinese di uso comune che è stata creata in un laboratorio con quel numero.
“Abbiamo creato un bioadesivo che offre un’alternativa meno invasiva ai chiodi e alle placche metalliche solitamente utilizzati per trattare le fratture. Potrebbe essere particolarmente efficace per le fratture comminute, quando le ossa si frammentano in tre o più frammenti. Questo bioadesivo forma giunzioni sufficientemente resistenti da sopportare più di 200 chilogrammi. Inoltre, si dissolve in modo sicuro in sei mesi“, ha spiegato il responsabile della ricerca, precisando che le sperimentazioni cliniche hanno mostrato risultati promettenti su oltre 150 pazienti.
Solo tre minuti e una piccola incisione
Il team ha spiegato che, in uno degli studi, sono riusciti a unire i frammenti ossei di una frattura del polso in soli tre minuti mediante un’incisione di 2-3 centimetri per iniettare la colla, mentre l’intervento standard avrebbe richiesto un’incisione più grande per impiantare placche metalliche e viti, con rischi di danni ai nervi e un secondo intervento chirurgico un anno dopo per rimuovere i materiali. Il recupero completo del paziente ha richiesto tre mesi.
Lin ha spiegato in diverse interviste alle televisioni locali che l’ossessione di trovare questo biadesivo nasce dalla frustrazione di dedicare molte ore in sala operatoria a curare fratture. “Durante i primi anni, la ricerca ha subito una battuta d’arresto perché cercavamo di trovare un composto che potesse formare rapidamente legami forti nel flusso sanguigno e presentare un’eccellente biocompatibilità per evitare danni ai tessuti e garantire un assorbimento sicuro nell’organismo”, ha spiegato.
Attraverso numerosi studi sul meccanismo di adesione biologica dell’ostrica, centinaia di ottimizzazioni di test ed esperimenti su topi e conigli, il team di Lin è riuscito a creare un materiale privo di tossicità che consente un’unione istantanea e resistente in soli tre minuti. “Il materiale è completamente biodegradabile e viene riassorbito naturalmente man mano che l’osso guarisce in circa sei mesi, creando un aspetto senza cicatrici ed eliminando la necessità di un secondo intervento chirurgico, come richiesto nel processo tradizionale”, ha spiegato Lin. “È adatto per la riparazione di fratture di tutte le dimensioni e in quasi tutte le parti del corpo, in particolare i frammenti ossei minuscoli che sono difficili da riparare con gli strumenti tradizionali”.
Dal 2016 Lin sta sperimentando le secrezioni delle ostriche per sviluppare un efficace adesivo non tossico per le ossa, ma il “cemento” di questi molluschi incuriosisce da tempo i ricercatori di tutto il mondo. Nel 2010, un team statunitense della Purdue University ha pubblicato uno studio in cui decifrava i componenti chimici dell’adesivo prodotto dalle ostriche. “Il cemento delle ostriche sembra essere più duro delle sostanze che le cozze o i cirripedi utilizzano per attaccarsi alle rocce e potrebbe essere la chiave per sviluppare adesivi più ecologici con applicazioni che vanno dall’odontoiatria all’edilizia e al trasporto marittimo”, ha osservato il direttore del rapporto, il chimico Jonathan Wilker.
Rebecca Metzler, un’altra ricercatrice della Colgate University di New York, ha guidato un team che ha studiato le caratteristiche della colla delle ostriche e la sua funzionalità nell’unire gli impianti dentali: è composta da minuscole particelle di un minerale chiamato aragonite, che si combina con una serie di proteine che stimolano lo sviluppo di adesivi sintetici migliori ed ecologici. Ora, le ostriche che già fissavano ponti durante la dinastia Song, potrebbero essere la chiave per un rivoluzionario collante per ossa fratturate.
