Per ogni ricerca viene allestito un protocollo di studio che prevede analisi di background scientifico (es. stato dell’arte, epidemiologia, fisiologia e fisiopatologia, trattamenti), fattibilità, modalità operative, criticità e, a seconda delle caratteristiche, viene presentato alla Direzione Scientifica e Generale. Successivamente alla eventuale approvazione da parte del Comitato Etico di Area Vasta Emilia-Centro, se richiesto dalle normative vigenti, il protocollo di ricerca viene inviato alle autorità competenti. Il modello sperimentale più idoneo al tipo di ricerca viene selezionato in base alle normative specifiche di riferimento, alle caratteristiche fisiopatologiche e biologiche, alle conoscenze disponibili in letteratura. Come esempi di studi si riportano alcuni studi su tessuto osseo, cartilagine, tendini e legamenti.

Nell’ambito del tessuto osseo, sono valutate tecniche per la riparazione e rigenerazione di perdite di sostanza, fratture, pseudoartrosi. Per il trattamento di tali lesioni vengono studiati biomateriali di sintesi e biologici associati e non a cellule staminali mesenchimali e/o fattori di crescita ed altre tecniche di rigenerazione tessutale. Per studiare le proprietà osteogeniche dei biomateriali e delle tecniche innovative a diversi tempi sperimentali vengono eseguiti studi radiografici, istologici, istomorfometrici e biomeccanici.

Per valutare le proprietà dei biomateriali e delle relative modifiche chimiche e topografiche di superficie nell’accelerare e migliorare i processi di osteointegrazione, vengono studiati chiodi, viti, fiches e protesi articolari. A tempi sperimentali stabiliti, viene valutato il grado di osteointegrazione meccanica e biologica attraverso test di torsione, push-out, pull-out, microdurimentria, istologia, istomorfometria statica e dinamica (misura di “affinity index” e  “bone ingrowth”), microtomografia computerizzata.  In associazione all’impianto stesso vengono testate terapie adiuvanti per valutare la possibilità di migliorare la rigenerazione endogena di tessuto osseo attorno all’impianto che, a volte, è compromessa nei pazienti indipendentemente dalle proprietà dei biomateriali impiantati.

Fra le terapie adiuvanti si ricordano le modifiche topografiche e chimiche di superficie dei materiali, il rilascio locale di farmaci che influenzano il metabolismo osseo, le stimolazioni biofisiche, l’associazione di cellule staminali mesenchimali, i fattori di crescita. Questo tipo di ricerche mirate allo sviluppo di nuovi materiali e tecniche chirurgiche in grado di stimolare i processi di osteointegrazione e ridurre il fallimento asettico degli impianti, viene eseguito anche considerando la presenza di patologie che causano un decadimento del contenuto minerale osseo quali ad esempio l’ osteoporosi postmenopausale.
L’utilizzo di modelli sperimentali di osteoporosi permette di simulare sempre meglio la situazione clinica in cui molti pazienti sottoposti ad interventi di impianto presentano osteoporosi da età avanzata, menopausa o secondaria a stili di vita scorretti od altre patologie sistemiche e relativi trattamenti. Ciò rende i risultati delle ricerche più affidabili e con maggiori probabilità di trasferimento clinico.
postmenopausale.

Nell’ambito del tessuto articolare, modelli per lo studio della riparazione delle lesioni da osteoartrite vengono impiegati per valutare diversi trattamenti di condroprotezione, biomateriali e scaffold biologici e di sintesi, cellule differenziate e non. Le caratteristiche del tessuto articolare vengono valutate con analisi istologiche, immunoistochimiche, istomorfometriche e con l’adozione di particolari “score” istomorfometrici. Analisi sul liquido sinoviale permettono di studiare la risposta infiammatoria ed altre alterazioni legate alle patologie articolari attraverso lo studio di fattori di crescita, citochine e di attività dei sinoviociti isolati e coltivati in vitro.
Sempre in ambito di tessuto cartilagineo, lo studio di lesioni acute chirurgiche condrali ed osteocondrali permette di valutare diverse metodiche terapeutiche quali l’innesto osteocondrale e le tecniche di ingegneria tessutale utilizzando vari tipi di biomateriali come scaffold associati a cellule staminali mesenchimali o condrociti autologhi espansi preventivamente in vitro. Anche in questo caso misure istomorfometriche ed adeguati “score” permettono di valutare comparativamente le condizioni della superficie articolare (compreso osso subcondrale).

Nell’ambito dei tessuti tendini e legamenti, vengono studiate le patologie acute e croniche con particolare riferimento a lesioni massive della cuffia dei rotatori, lesioni traumatiche del legamento crociato anteriore e del menisco, tendinopatie croniche e processi patologici correlati anche in funzione di stili di vita quali sedentarietà o attività sportiva. Vengono studiati tenociti, legamentociti e tessuti attraverso l’analisi dell’attività metabolica e proliferativa cellulare, la morfologia e le caratteristiche biomeccaniche tessutali. Terapie e scaffold di origine biologica e di sintesi vengono studiati per il trattamento delle lesioni traumatiche e degenerative e per  la rigenerazione/sostituzione dei tessuti.