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Un nuovo modo di stampare in 3D dispositivi medici personalizzati

La ricerca è dell'Università di Nottingham

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Utilizzando un nuovo processo di stampa 3D, i ricercatori dell’Università di Nottingham hanno scoperto come realizzare parti del corpo artificiali e altri dispositivi medici con funzionalità integrate che offrono una forma e una durata migliori, riducendo allo stesso tempo il rischio di infezione batterica.

Il responsabile dello studio, il dott. Yinfeng He, del Center for Additive Manufacturing, ha dichiarato: “La maggior parte dei dispositivi medici prodotti in serie non riesce a soddisfare completamente le esigenze uniche e complesse dei propri utenti. Allo stesso modo, i metodi di stampa 3D monomateriale hanno limiti di progettazione che non possono produrre un dispositivo su misura con più funzioni biologiche o meccaniche. Ma per la prima volta, utilizzando una tecnica di stampa 3D multi-materiale assistita da computer, dimostriamo che è possibile combinare funzioni complesse all’interno di un dispositivo sanitario personalizzato per migliorare il benessere del paziente”.

La speranza è che l’innovativo processo di progettazione possa essere applicato alla stampa 3D di qualsiasi dispositivo medico che necessiti di forme e funzioni personalizzabili. Ad esempio, il metodo potrebbe essere adattato per creare un arto o un’articolazione protesica in un unico pezzo altamente personalizzato per sostituire un dito o una gamba persi che possa adattarsi perfettamente al paziente per migliorare il comfort e la durata della protesi; o per stampare pillole personalizzate contenenti più farmaci – note come polipillole – ottimizzate per essere rilasciate nel corpo in una sequenza terapeutica pre-progettata.

Nel frattempo, l’invecchiamento della popolazione nel mondo sta aumentando, portando in futuro a una maggiore domanda di dispositivi medici. L’utilizzo di questa tecnica potrebbe migliorare la salute e il benessere delle persone anziane e alleviare l’onere finanziario per il governo.Utilizzando un nuovo processo di stampa 3D, i ricercatori dell'Università di Nottingham hanno scoperto come realizzare parti del corpo artificiali e altri dispositivi medici con funzionalità integrate

Per questo studio, i ricercatori hanno applicato un algoritmo informatico per progettare e produrre, pixel per pixel, oggetti stampati in 3D costituiti da due materiali polimerici di diversa rigidità che impediscono anche l’accumulo di biofilm batterico. Ottimizzando la rigidità in questo modo, sono riusciti a ottenere parti di forma e dimensioni personalizzate che offrono la flessibilità e la resistenza richieste.

Le attuali sostituzioni di articolazioni artificiali delle dita, ad esempio, utilizzano sia parti in silicone che in metallo che offrono a chi le indossa un livello standardizzato di destrezza, pur essendo abbastanza rigide da potersi impiantare nell’osso. Tuttavia, come dimostratore dello studio, il team è stato in grado di stampare in 3D un’articolazione del dito che offre questi doppi requisiti in un unico dispositivo, pur essendo in grado di personalizzarne le dimensioni e la resistenza per soddisfare le esigenze dei singoli pazienti.

Il team è stato in grado di eseguire il loro nuovo stile di stampa 3D con multi-materiali intrinsecamente resistenti ai batteri e biofunzionali, consentendo loro di essere impiantati e combattere le infezioni (che possono verificarsi durante e dopo l’intervento chirurgico) senza l’uso di antibiotici aggiunti droghe. Il team ha anche utilizzato una nuova tecnica di caratterizzazione ad alta risoluzione per mappare in 3D la chimica delle strutture di stampa e per testare il legame tra di esse in tutta la parte. Questo ha identificato che – su scale molto piccole – i due materiali si stavano mescolando alle loro interfacce; un segno di buon legame che significa che un dispositivo migliore ha meno probabilità di rompersi.

Lo studio è stato condotto dal Center for Additive Manufacturing (CfAM) e finanziato dall’Engineering and Physical Sciences Research Council. I risultati completi sono pubblicati su Advanced Science, in un articolo intitolato: “Sfruttare il design generativo per la stampa 3D di dispositivi compositi resistenti al biofilm batterico”.

Prima di commercializzare la tecnica, i ricercatori intendono ampliare i suoi potenziali usi testandola su materiali più avanzati con funzionalità extra come il controllo delle risposte immunitarie e la promozione dell’attaccamento delle cellule staminali.

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Andrea Gambini

Mi piace leggere e scrivere da sempre. Ho iniziato a lavorare in redazione come giornalista sportivo nel 2008, poi la passione per il giornalismo e per il mondo della comunicazione in generale, mi ha permesso di ampliare notevolmente i miei interessi, arrivando negli anni a collaborare con le più svariate testate giornalistiche online. Mi sono poi avvicinato alla stampa 3D, colpito dalle grandissime potenzialità di questa nuova tecnologia, che giorno dopo giorno mi hanno spinto a informarmi sempre più su quella che considero una vera rivoluzione che si farà presto sentire in tantissimi campi della nostra vita quotidiana.

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