L’impianto dell’anca stampato in 3D di TU Delft utilizza degli innovativi bio-metamateriali ibridi con proprietà uniche
La stampa 3D ha già avuto un impatto significativo sulla costruzione di protesi e altri dispositivi medici negli ultimi anni, e questo sembra destinato a continuare con il progredire della tecnologia. Lo sviluppo di nuovi materiali dovrebbe essere un fattore contributivo particolarmente ampio, con i biomateriali che offrono tutta una serie di vantaggi grazie alla loro base organica. Un team di ricercatori della TU Delft ha recentemente creato nuovi biometamateriali che mostrano la promessa per la futura stampa 3D delle protesi d’anca, grazie alla sua combinazione unica di proprietà importanti.
L’allentamento dell’impianto è uno dei problemi che possono influire sull’efficacia a lungo termine dei dispositivi medici, in particolare quelli realizzati per la regione dell’anca. Entro il 2020, il numero di protesi d’anca nel mondo dovrebbe aumentare a 2,5 milioni l’anno e, con l’attuale tecnologia, circa il 10 percento di questi impianti non sarà più fissato saldamente a 10 anni dall’intervento. Il team TU Delft, guidato da Amir Zadpoor, ha risolto questo problema con impianti di stampa 3D che saranno fissati in modo permanente, con la combinazione di due tipi di bio-metamateriale. Uno è un bio-metamateriale convenzionale, mentre l’altro è ciò che viene definito bio-metamateriale ausiliario.
I meta-biomateriali sono la variante biomedica dei cosiddetti metamateriali, materiali che presentano caratteristiche che non si trovano in natura. La particolarità della variante auxetica è che hanno un rapporto di Poisson negativo, il che significa che quando allungati diventano più spessi perpendicolarmente alla forza applicata. Secondo Zapdoor, “il meta-biomateriale Auxetic, progettato utilizzando una geometria semplice e stampato in titanio, mostra l’esclusiva proprietà meccanica dell’espansione quando viene messo sotto pressione, rendendolo ideale per l’uso insieme a materiali che fanno l’opposto … Quando qualcuno con un L’impianto dell’anca cammina, la protesi è soggetta a varie forze: se una pressione eccessiva si sviluppa su un lato della protesi, può staccarsi dall’osso, il che è estremamente indesiderabile. ”
Le protesi di protesi d’anca ibride stampate in 3D combinano un materiale che diventa più spesso una volta allungato e uno che diventa più sottile. Questa doppia combinazione del rapporto di Poisson migliorerà le possibilità di crescita ossea intorno all’impianto, il che significa che saranno riparati più saldamente sul posto. Anche le forze non innaturali esercitate sull’impianto saranno ridotte, rendendo meno probabile che l’impianto si corroda.
Le prove cliniche non sono state ancora eseguite sull’impianto. Gli esperimenti condotti finora hanno comportato una compressione verticale su un impianto circondato da un materiale simil-osseo (schiuma speciale con proprietà meccaniche dell’osso). La forza è simile allo stress che verrebbe esercitato su un impianto nel corpo umano. Come risultato di questa pressione, il nuovo impianto si è espanso, con conseguente compressione nell’osso circostante su entrambi i lati. È esattamente questa compressione che assicurerà una migliore fissazione dell’impianto, quando l’impianto verrà utilizzato in un corpo umano. I risultati degli esperimenti del team sono stati pubblicati in un documento intitolato “Meta-impianti progettati a livello razionale: una combinazione di meta-biomateriali ausiliari e convenzionali”, nella Royal Society of Chemistry ”
Il prossimo passo per il progetto sarà quello di esplorare le proprietà dei materiali in modo più dettagliato, lavorando in stretta collaborazione con ricercatori di vari ospedali universitari. Il professor Rob Nelissen, professore di Delta e chirurgo ortopedico presso il Centro medico dell’Università di Leida, era entusiasta del potenziale delle scoperte del team TU Delft: “L’innovazione nel campo delle protesi d’anca è assolutamente necessaria e il nuovo metodo del professor Zadpoor ha certamente potenziale per prolungare la durata di vita degli impianti “, ha affermato. “Un’introduzione graduale che inizi con le misurazioni 3-D di questo impianto nei pazienti sarà necessaria al fine di garantire un sicuro miglioramento della qualità per i pazienti.”
