Strutture a reticolo stampato 3D come impianti per facilitare la crescita ossea

I progressi compiuti nel  bioprinting e nell’ingegneria dei tessuti significano che anche le lesioni più gravi hanno la possibilità di essere riparate. La perdita di tessuto osseo dovuta a lesioni o malattie era una condizione permanente, ma non è più così – le tecnologie mediche, inclusa la stampa 3D, sono ora in grado di sostituire o addirittura ripristinare il tessuto osseo perso. Nuovi tessuti possono effettivamente essere cresciuti da scaffolds che vengono impiantati all’interno del corpo, a patto che queste strutture siano fatte di materiale osteoconduttivo, che è un materiale che è in grado di stimolare la crescita del tessuto osseo.

Un gruppo di ricercatori ha recentemente condotto uno studio in cui hanno utilizzato la stampa 3D selettiva mediante fusione laser (SLM) per generare strutture di reticolo di titanio come scaffold per la rigenerazione ossea. La ricerca è pubblicata in un documento intitolato “Microarchitettura del reticolo osteoconduttivo per la rigenerazione ossea ottimizzata”, a cui è possibile accedere qui .

“B un materiale sostitutivo  deve essere accettato dall’organismo e dovrebbe essere infiltrato clinicamente nel tessuto osseo in breve tempo, quindi idealmente sono osteoconduttivi”, spiegano i ricercatori. “L’ingegneria tissutale delle ossa di biomateriali osteoconduttivi come gli altri approcci di ingegneria tissutale normalmente si basa sulla combinazione di cellule, fattori bioattivi e impalcatura dei biomateriali per facilitare e accelerare la rigenerazione del tessuto osseo”.
La forma dello scaffold osseo può essere progettata per adattarsi perfettamente alle dimensioni e alla forma del difetto osseo. Nello studio, i ricercatori hanno stampato strutture in titanio in 3D per sostituire l’osso nei conigli, utilizzando il software SOLIDWORKS per progettare gli impianti.

“La macrogeometria esterna degli impianti è progettata come cilindri a gradini di 7,5 mm, rispettivamente con diametro di 6 mm e altezza di 4,2 mm”, affermano i ricercatori. “La microarchitettura interna è costruita tagliando canali quadrati disposti simmetricamente in tutte e tre le direzioni ortogonali, vedi  Figura 1 . Sulla base dei parametri di scaffold più promettenti della letteratura, la larghezza dei canali  w  (distanza tra le aste) e lo spessore della parete  s  (calibro della barra) delle tralicci rimanenti sono state sistematicamente variate in modo tale che gli strati completi di celle di unità cubiche siano formato lungo l’asse principale cilindrico (vedi  Fig. 1  per una panoramica dei disegni e  Tabella 1 per i valori strutturali). Infine, un anello sottile da 0,2 mm completa il margine più esterno della struttura per chiudere l’ultimo strato e prevenire spigoli vivi durante l’intervento chirurgico. ”
Gli impianti sono stati stampati in 3D utilizzando un Realizer 250HT di SLM Solutions . 18 conigli adulti sono stati utilizzati nello studio; erano alloggiati in gruppi da due a quattro e ciascuno aveva quattro impalcature applicate a caso. Dopo quattro settimane, gli impianti sono stati rimossi e studiati per vedere come avevano stimolato la crescita ossea, con distinzioni tra gli impianti con diversa distanza di asta e calibro di asta in una microarchitettura in titanio reticolare. I risultati hanno mostrato che i risultati migliori sono stati raggiunti con una distanza di stelo di 0,8 mm e un calibro di stelo di 0,3-0,4 mm.

“Poiché AM e 3DP in molti casi producono in una microarchitettura reticolare, questi risultati suggeriscono di superare il precedente dogma su canali da 0,3 a 0,5 mm e sostituirli con canali di 0,8 mm per sostituti ossei, dove la crescita ossea deve avvenire in modo rapido ed efficiente “, Concludono i ricercatori.
Gli autori del documento includono Michael De Wild, Chafik Ghayor, Simon Zimmerman, Jasmine Rüegg, Flora Nicholls, Felix Schuler, Tse-Hsiang Chen e Franz Z. Weber.

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