L’ago chirurgico ispirato al pungiglione delle api stampato in 3d

Nuovo design per l’ago chirurgico stampato in 3D ispirato ai pungiglioni delle api

Gli ingegneri di Temple University hanno fatto uso della tecnologia di stampa 3D per sviluppare un concetto unico per un nuovo ago chirurgico. Prendendo ispirazione dal mondo naturale, hanno deciso di esplorare le sporgenze aghiformi di insetti pungenti come zanzare e vespe, prima di stabilirsi definitivamente sul pungiglione di un’ape come base per il nuovo design. Il progetto è stato realizzato dal professore associato di ingegneria meccanica di Temple, Parsaoran Hutapea, e dal candidato al dottorato Mohammad Sahlabadi.

Abbiamo già evidenziato che la stampa 3D viene utilizzata per aiutare gli ingegneri a risolvere i problemi attingendo alle soluzioni di Madre Natura. La pelle di squalo stampata in 3D è stata utilizzata per migliorare l’aerodinamica dei veicoli, e una microstruttura delle foglie stampata in 3D è stata utilizzata per ripulire le fuoriuscite di petrolio. Questo ultimo progetto è una delle prime volte in cui il campo medico si è ispirato al mondo naturale.

“Abbiamo portato alcune api da miele nel laboratorio e abbiamo estratto ed ispezionato i loro pungiglioni usando un microscopio”, ha detto Hutapea. “Il modo in cui le api domestiche pungono la pelle umana è molto allettante per quello che stiamo cercando di sviluppare, perché, a causa principalmente delle punte del pungiglione, scorre in modo relativamente uniforme attraverso la pelle e nel tessuto”.

La forma della puntura dell’ape si adattava perfettamente a ciò che i ricercatori stavano cercando di ottenere con il loro nuovo design dell’ago, poiché avevano sperato di creare strumenti in grado di ridurre il danno tissutale aumentando allo stesso tempo la precisione. Ispirati dalla puntura delle api, hanno sviluppato un disegno per un ago che aveva delle piccole tacche, o punte, incise su di esso. Queste punte diminuiscono l’inserimento e le forze di estrazione degli aghi, contribuendo a ridurre ulteriormente i danni ai tessuti.

“Generalmente, un ago chirurgico si curva a causa del suo design della punta quando viene inserito nel tessuto”, ha detto Hutapea. “L’ago devia dal suo percorso pianificato sulla strada verso il bersaglio, come un tessuto canceroso o un tumore.Questa forma, la curva è limitata-rende più facile il controllo in un ambiente di robotica.E ‘fondamentale, perché se l’ago curva  manca l’obiettivo. ”

La fase successiva del progetto consiste nel concentrarsi sui materiali necessari per realizzare il progetto in modo ottimale. I prototipi sono stati assemblati usando una miscela di polimeri, ma l’ago finale avrebbe dovuto essere stampato in 3D dal metallo. I ricercatori ritengono che la tecnologia di stampa 3D del metallo non sia ancora al livello in cui può funzionare come vogliono, poiché richiedono che gli aghi di metallo abbiano sia dimensioni sub-millimetriche sia un elevato rapporto d’aspetto.

“Nel frattempo, stiamo attualmente sviluppando un compromesso guardando ad un metodo di produzione per sviluppare un ago ibrido metallo-polimero”, ha detto Hutapea. “La speranza è che in due o tre anni, abbiamo quella tecnologia”.

Il loro obiettivo è di stampare in 3D questi aghi in modo che possano essere utilizzabili nella pratica chirurgica. La strada per l’approvazione della FDA è lunga, ma alla fine potrebbero vedere i loro aghi chirurgici ispirati a honeybee nelle applicazioni cliniche, utilizzati per migliorare le procedure chirurgiche minimamente invasive.

I due ingegneri hanno pubblicato articoli sul loro progetto di progettazione di aghi chirurgici nelle riviste  Minimal Invasive Therapy e Allied Technologies e Bioinspiration & Biomimetics . Presenteranno il loro lavoro al Temple’s Franklin Institute come parte di una mostra temporanea di stampa 3D.

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