Gli impianti medici stampati in 3d e gli interventi anticipativi

Gli impianti stampati in 3D sono utilizzati in tutti i tipi di interventi chirurgici, da quelli dentali, ai facciali e agli spinali fino agli interventi al petto,  orecchie  e  ai fianchi . Ma la cosa che riguarda gli impianti, sia che siano stampati in 3D o meno, è che, tipicamente, quando vengono messi in uso, i medici stanno curando una malattia o un altro problema medico che è già progredito per correggerlo  in altro modo. Un esempio è la storia di Amit Bhanot, a cui nel 2000 fu diagnosticata una grave forma di artrite chiamata spondilite anchilosante che aveva causato la fusione dell’anca destra. Dopo aver sostituito entrambi i suoi fianchi circa dieci anni fa, i medici gli hanno fornito un nuovo impianto in titanio stampato in 3D quando ha iniziato a provare dolore ancora quest’anno.

Pensa a quanto sarebbe stata migliore la vita di Bhanot se avesse ricevuto un impianto in precedenza. Secondo il dott. Jonathan Jeffers presso il Dipartimento di ingegneria meccanica  dell’Imperial College di Londra , i disturbi ossei e articolari sono attualmente una delle maggiori spese del National Health Service ( NHS ) nel Regno Unito, perché il “sistema muscolo-scheletrico umano non ha raggiunto con miglioramenti dell’aspettativa di vita negli ultimi 150 anni circa “.

“L’attuale generazione di impianti ortopedici è brillante, ma tende a trattare la malattia allo stadio terminale, e sono molto invasivi, perché comportano il taglio dell’intera articolazione. Ciò di cui hanno bisogno i chirurghi è qualcosa che possa trattare i pazienti più giovani, per cercare di prevenire il progredire della malattia “, ha spiegato il dott. Jeffers .
Il tipo di impianto che può risolvere i primi problemi nelle articolazioni e nelle ossa prima che siano troppo gravi, definito come un impianto di intervento precoce, è solo una delle tecnologie che verranno sviluppate in un nuovo centro di ricerca e sviluppo presso l’istituto scolastico.

Grazie al finanziamento di 1,7 milioni di sterline da parte del Consiglio di ricerca di Scienze fisiche e ingegneristiche ( EPSRC ), l’Unità di prototipazione e fabbricazione di dispositivi medici è attualmente in fase di costituzione presso l’Imperial College di Londra.

Il sommario sul modulo di domanda di sovvenzione recita: “La nostra visione è per la salute muscolo-scheletrica per tutta la vita. Consideriamo l’unico modo per raggiungere questo obiettivo è identificare i problemi muscoloscheletrici nelle prime fasi della vita, quindi fare piccoli interventi per correggerli prima che diventino cronici. Questo approccio preventivo ha bisogno di nuove tecnologie che creeremo utilizzando l’apparecchiatura nell’unità Prototipo e fabbricazione di dispositivi medici.

“La nostra ricerca sarà condotta in un ambiente che incoraggerà fortemente la traduzione. L’unità di prototipazione e fabbricazione sarà allestita con tutte le approvazioni normative e il controllo di qualità che ci consentirà di fabbricare dispositivi dai primi prototipi fino alle piccole parti di produzione per studi precoci di sicurezza clinica. Questa combinazione di tecnologia all’avanguardia e apparecchiature di imaging in un ambiente con forte enfasi sulla traduzione ci consentirà di aprire nuovi orizzonti in tutti i nostri temi di ricerca e colmare il divario tra entusiasmanti test di laboratorio e pratica clinica “.
Il dott. Jeffers è il principale investigatore del progetto e la sovvenzione elenca anche Renishaw come partner di progetto. La nuova unità utilizzerà tecniche avanzate di imaging e stampa 3D per produrre parti con caratteristiche su scala nanometrica, in modo che possano studiare le loro interazioni con il corpo umano.

“Gli ingegneri hanno una tremenda responsabilità di applicare la scienza in un modo che migliori la salute e la ricchezza della nazione. È imperativo togliere la tecnologia dal laboratorio e metterla nelle mani del chirurgo “, ha affermato il dott. Jeffers. “Questo entusiasmante riconoscimento ci dà gli strumenti e ora finiremo il lavoro.”
Oltre alla stampa 3D di impianti di intervento precoce con materiale su misura per rinforzare l’osso circostante, il team interdipartimentale di ricercatori dei dipartimenti di Chirurgia e Cancro, Ingegneria Meccanica, Materiali e Bioingegneria sperano di realizzare patch di riparazione per capsule, tendini e legamenti che possono aderire ai tessuti molli usando una superficie a velcro.

Stanno anche progettando di realizzare strumenti intelligenti e impianti che siano in grado di misurare la salute delle articolazioni utilizzando biomarcatori nel liquido sinoviale, così come nuovi biomateriali, come i nanoni, che sono in grado di superare le membrane cellulari dei batteri e comportarsi come un anti-infezione rivestimento per impianti stampati 3D.

Secondo il Dr. Jeffers, il team utilizzerà una stampante 3D di Renishaw, che ha esperienza con  impianti intelligenti , in grado di produrre oggetti in titanio, insieme a un sistema di litografia più piccolo a due fotoni, per realizzare parti dalla nanoscala alla scala millimetrata.

Il Dr. Jeffers ha spiegato: “Queste tecnologie consentiranno di fabbricare materiale con le stesse proprietà meccaniche dell’osso, il che significa che l’osso accetterà l’impianto meglio di quanto faccia attualmente.”
Quindi, il team utilizzerà un microscopio digitale 3D e uno scanner micro-CT per completare uno studio dettagliato delle parti stampate in 3D. Il progetto è impostato per iniziare questo settembre.

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