Produzione additiva di reti biomeccanicamente adattate per dispositivi indossabili e impiantabili conformi , ovvero tessuti stampati in 3d morbidi come la pelle

GLI SCIENZIATI DEL MIT REALIZZANO TESSUTI STAMPATI IN 3D MORBIDI COME LA PELLE

Gli ingegneri del Massachusetts Institute of Technology (MIT) hanno sviluppato nuovi materiali per mesh stampabili in 3D che supportano tessuti più morbidi come muscoli e tendini. Tali materiali potrebbero essere utilizzati per creare dispositivi medici, supporti indossabili e dispositivi impiantabili.

“Questo lavoro è nuovo in quanto si concentra sulle proprietà meccaniche e sulle geometrie necessarie per supportare i tessuti molli”, ha dichiarato Sebastian Pattinson, un borsista postdottorato al MIT che ha diretto lo studio pubblicato su Advanced Functional Materials.

“I VESTITI E I DISPOSITIVI STAMPATI IN 3D TENDONO AD ESSERE MOLTO VOLUMINOSI. STAVAMO CERCANDO DI PENSARE A COME RENDERE I COSTRUTTI STAMPATI IN 3D PIÙ FLESSIBILI E CONFORTEVOLI, COME TESSUTI E TESSUTI “.

Ispirato al collagene , Pattinson e il suo team di ricercatori hanno cercato di creare un tessuto elastico, resistente e flessibile che funzioni con il corpo umano come supporti indossabili e personalizzati. La struttura del collagene può essere sinuosa, intrecciata o emulare nastri intrecciati liberamente. Utilizzando il poliuretano termoplastico (TPU), sono state prodotte strutture a maglia stampata in 3D.

Si scoprì che più alto disegnava le onde della mesh, più era in grado di allungarsi a bassa tensione prima di diventare più rigido. Il team ha riconosciuto questo come un principio di progettazione che può aiutare a personalizzare il grado di flessibilità della mesh per imitare i tessuti molli. John Hart, professore associato di ingegneria meccanica, MIT, ha dichiarato:

“LA BELLEZZA DI QUESTA TECNICA STA NELLA SUA SEMPLICITÀ E VERSATILITÀ. LA MESH PUÒ ESSERE REALIZZATA CON UNA STAMPANTE 3D DESKTOP DI BASE E I MECCANISMI POSSONO ESSERE ADATTATI ESATTAMENTE A QUELLI DEL TESSUTO MOLLE. “

Interfaccia con il corpo umano

Una lunga striscia di maglia stampata in 3D è stata testata per supportare le caviglie di diversi volontari sani. Questo è stato personalizzato per ciascun volontario in un orientamento che dovrebbe supportare la caviglia se si è rivolto verso l’interno. Quindi, ogni caviglia è stata posizionata in un robot di misurazione della rigidità della caviglia che lo ha spostato in 12 direzioni diverse, misurando la forza esercitata.

A seconda della rigidità della caviglia, sono stati osservati i cambiamenti nel comportamento della mesh. Il team ha dedotto che la mesh aumentava la rigidità della caviglia durante l’inversione mentre la lasciava relativamente inalterata mentre si muoveva in altre direzioni. Di conseguenza, fibre e fili più forti e più rigidi sono stati integrati in una rete pieghevole con fibre di acciaio inossidabile stampate in 3D su regioni di una rete elastica.

“Uno dei motivi per cui i tessuti sono così flessibili è che le fibre sono in grado di muoversi facilmente l’una rispetto all’altra. Volevamo anche imitare quella capacità nelle parti stampate in 3D “, ha aggiunto Pattinson. Questa combinazione è prevista per impedire ai muscoli di sovrallenamento nelle maglie della caviglia, del ginocchio e dell’ernia.

“ESISTE LA POSSIBILITÀ DI CREARE TUTTI I TIPI DI DISPOSITIVI CHE SI INTERFACCIANO CON IL CORPO UMANO. MAGLIE CHIRURGICHE, ORTESI, PERSINO DISPOSITIVI CARDIOVASCOLARI COME GLI STENT: PUOI IMMAGINARE CHE TUTTI POSSANO BENEFICIARE DEI TIPI DI STRUTTURE CHE MOSTRIAMO “.

” Produzione additiva di reti biomeccanicamente adattate per dispositivi indossabili e impiantabili conformi ” è co-autore di Sebastian Pattinson, Meghan Huber, Sanha Kim, Jongwoo Lee, Sarah Grunsfeld, Ricardo Roberts, Gregory Dreifus, Christoph Meier, Lei Liu, Neville Hogan e A. John Hart.

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