Impianti ossei stampati in 3D: ossa metalliche che si integrano nel corpo

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  Preveggenza quantistica
• 28 Giugno 2023

Punti salienti di approfondimento

La stampa 3D, o produzione additiva, sta facendo passi da gigante in campo medico, in particolare con gli impianti ossei. I primi successi includono un impianto di mascella in titanio stampato in 3D e impianti stampati in 3D per i pazienti con osteonecrosi, che offrono effettivamente un'alternativa all'amputazione. I professionisti medici sono ottimisti sul futuro delle ossa stampate in 3D, che potrebbero correggere le malformazioni genetiche, salvare gli arti da traumi o malattie e supportare la crescita di nuovo tessuto osseo naturale con l'aiuto di ossa "iperelastiche" stampate in 3D.

Contesto degli impianti ossei stampati in 3D

La stampa tridimensionale utilizza il software per creare oggetti attraverso un metodo di stratificazione. Questo tipo di software di stampa è talvolta noto come produzione additiva e include vari materiali, come plastica, compositi o biomedico. 

Ci sono alcuni componenti utilizzati per la stampa 3D di ossa e scaffold ossei, come:

• Materiali metallici (come lega di titanio e lega di magnesio), 
• Materiali inorganici non metallici (come il vetro biologico), 
• Ceramica biologica e cemento biologico, e 
• Materiali ad alto peso molecolare (come policaprolattone e acido polilattico).

Uno dei primi successi negli impianti ossei stampati in 3D è stato nel 2012, quando la società di progettazione medica con sede nei Paesi Bassi Xilloc Medical ha stampato un impianto in titanio per sostituire le mascelle di un malato di cancro orale. Il team ha utilizzato complicati algoritmi per modificare la mascella digitale in modo che i vasi sanguigni, i nervi e i muscoli potessero attaccarsi all'impianto in titanio una volta stampato.

Impatto dirompente

L'osteonecrosi, o morte ossea, dell'astragalo della caviglia, può portare a una vita di dolore e movimenti limitati. In alcuni casi, i pazienti possono richiedere l'amputazione. Tuttavia, per alcuni pazienti con osteonecrosi, un impianto stampato in 3D può essere utilizzato come alternativa all'amputazione. Nel 2020, l'UT Southwestern Medical Center con sede in Texas ha utilizzato una stampante 3D per sostituire le ossa della caviglia con una versione in metallo. Per creare l'osso stampato in 3D, i medici avevano bisogno di scansioni TC dell'astragalo sul piede sano come riferimento. Con quelle immagini, hanno lavorato con una terza parte per produrre tre protesi in plastica di varie dimensioni per uso di prova. I medici scelgono la soluzione migliore prima di stampare un impianto finale prima dell'intervento chirurgico. Il metallo utilizzato era il titanio; e una volta rimosso l'astragalo morto, è stato rimesso a posto quello nuovo. La replica 3D consente il movimento della caviglia e delle articolazioni subastragaliche, consentendo di muovere il piede su e giù e da un lato all'altro.

I medici sono ottimisti sul futuro delle ossa stampate in 3D. Questa tecnologia apre le porte alla correzione di malformazioni genetiche o al salvataggio di arti danneggiati da traumi o malattie. Procedure simili sono in fase di sperimentazione per altre parti del corpo, compresi i pazienti che perdono arti e organi a causa del cancro. Oltre a poter stampare in 3D ossa solide, nel 3 i ricercatori hanno anche sviluppato un osso “iperelastico” stampato in 2022D. Questo impianto osseo sintetico assomiglia a un’impalcatura o a un reticolo ed è progettato per supportare la crescita e la rigenerazione di nuovo tessuto osseo naturale.

Implicazioni degli impianti ossei stampati in 3D

Implicazioni più ampie degli impianti ossei stampati in 3D possono includere: 

• Compagnie assicurative che creano polizze di copertura per gli impianti 3D. Questa tendenza può portare a diverse rinunce basate sui diversi materiali stampati in 3D utilizzati. 
• Gli impianti diventano più convenienti man mano che la tecnologia di stampa 3D medica si sviluppa e diventa più commercializzata. Queste riduzioni dei costi miglioreranno l'assistenza sanitaria per i poveri e nei paesi in via di sviluppo dove sono più necessarie procedure economicamente vantaggiose.
• Studenti di medicina che utilizzano stampanti 3D per creare prototipi ossei per test e pratica chirurgica.
• Sempre più aziende di dispositivi medici investono in stampanti 3D biomediche per soddisfare la crescente domanda nel settore sanitario.
• Più scienziati collaborano con aziende tecnologiche per progettare stampanti 3D specifiche per la sostituzione di organi e ossa.
• Pazienti con morte ossea o difetti che ricevono stampe 3D in grado di ripristinare il movimento.

Domande da commentare

• In quale altro modo pensi che la tecnologia di stampa 3D possa supportare il campo medico?
• Quali potrebbero essere le potenziali sfide di avere impianti stampati in 3D?