Utilizzando la tecnologia di base della litografia 3D tramite la tecnologia di polimerizzazione a due fotoni (2PP), l’azienda tedesca Multiphoton Optics è riuscita per la prima volta a produrre uno scaffold 3D osteocondrale biodegradabile (strutture portanti 3D) di circa un centimetro cubo in meno di un centimetro e mezzo ore, in un’unica fase del processo.
Grazie alla rapida produzione di impianti monolitici bifasici per applicazioni nella medicina rigenerativa, gli impianti possono essere adattati alle esigenze future e prodotti immediatamente prima di un’operazione. Un altro grande vantaggio dell’utilizzo di impianti di cartilagine ossea biodegradabili e su misura è che, in caso di difetto correlato alla malattia, è necessario un solo intervento chirurgico sul paziente, contribuendo così in modo significativo a ridurre al minimo i costi sanitari.
La base per l’implementazione tecnologica è un prototipo della piattaforma di stampa 3D Multiphoton Optics LithoProf3D, che è stata appositamente ottimizzata per la produzione di scaffold attraverso un’ulteriore automazione delle fasi di processo all’interno del sistema e il software di controllo sviluppato da Multiphoton Optics.
Lo sviluppo avviene nell’ambito del progetto Poly-IMPLANT-Druck finanziato dal Ministero Federale Tedesco dell’Istruzione e della Ricerca (BMBF). Obiettivo del progetto è la produzione, analisi e prove sul campo di impianti monolitici bifasici per la stimolazione della rigenerazione tissutale dei difetti osso-cartilaginei.
Gli scaffold 3D prodotti funzionano sia come vettore meccanico che come struttura bioattiva, che offre alle cellule un mezzo nutritivo ottimale per la crescita. Lo scaffold, basato su un progetto biomimetico di iba Heiligenstadt eV, ha un’altezza di 10 mm e un diametro di 7 mm ed è diviso in una cartilagine alta 3 mm e una fase ossea alta 7 mm da uno strato di separazione (vedi Figura 1). Le proprietà meccaniche come porosità e modulo di elasticità delle rispettive fasi possono essere regolate in modo che si avvicinino molto ai modelli reali di ossa e cartilagine.
I test delle celle e di riempimento degli scaffold sono attualmente in corso presso iba Heiligenstadt eV e altri partner del progetto, dopodiché nei prossimi anni seguirà uno studio sugli animali. Un ulteriore aumento del grado di automazione del sistema dovrebbe incrementare ulteriormente la produttività in futuro e consentire la produzione in serie, anche in altri settori di applicazione. Inoltre, scaffold 3D progettati individualmente aprono nuovi approcci terapeutici nel contesto della medicina personalizzata.
