Al via i test per le valvole cardiache su misura in silicone stampate 3D | The Next Tech immagine-preview

Lug 29, 2019

Al via i test per le valvole cardiache su misura in silicone stampate 3D

Ottenute dopo un'ora e mezzo di lavoro e stampate su misura per ogni cuore, saranno disponibili tra 10 anni. Le hanno messe a punto i ricercatori del Politecnico Federale di Zurigo in collaborazione con l’azienda sudafricana Strait Access Technologies

Valvole cardiache stampate 3D in silicone realizzate su misura. A svilupparle sono stati i ricercatori del Politecnico Federale di Zurigo (ETH Zurigo), in collaborazione con l’azienda sudafricana Strait Access Technologies (SAT). Una soluzione che prevede diversi vantaggi e che, secondo i ricercatori, potrebbe aiutare a rispondere alla crescente richiesta di valvole cardiache. Tuttavia la strada per l’applicazione clinica è ancora lunga: ci vorranno almeno 10 anni prima di vedere questi dispositivi in azione. Lo studio, è stato recentemente pubblicato sulla rivista scientifica Matter.

“Questi esperimenti sono necessari per assicurarsi che la tecnologia abbia qualche possibilità di essere utilizzata in pazienti umani.” Ha sottolineato Fergal Coulter, primo autore dello studio.

Si stima che nel 2050 saranno circa 20.000.000 le persone che richiederanno valvole cardiache artificiali. Come sappiamo, il cuore dell’uomo è dotato di 4 valvole che garantiscono l’unidirezionalità del flusso sanguigno. Nel caso in cui queste subiscano un danno, potrebbe essere necessario ricorrere all’impianto di valvole artificiali. Nei prossimi decenni, la domanda di questo tipo di intervento chirurgico potrebbe aumentare drasticamente a causa di diversi fattori come l’invecchiamento della popolazione, la mancanza di esercizio fisico e la cattiva alimentazione.

Lo stato dell’arte

I cardiochirurghi tradizionalmente utilizzano impianti costituiti da polimeri rigidi o tessuti animali combinati con strutture metalliche. Per impedire al corpo di rigettare questi impianti, i pazienti devono assumere immunosoppressori o anticoagulanti per tutta la vita, che hanno significativi effetti collaterali indesiderati. Inoltre, queste valvole sostitutive sono molto rigide, il che rende difficile garantire una tenuta ermetica tra le nuove valvole ed il tessuto cardiaco.

Afferma Manuel Schaffner, uno dei principali autori. Inoltre, produrre valvole cardiache artificiali è costoso e richiede tempo.

A cercare un’alternativa che potesse ovviare a queste problematiche sono stati i ricercatori della società sudafricana SAT, in collaborazione con il Politecnico federale di Zurigo, lo stesso istituto che nel Luglio 2017 aveva realizzato un cuore artificiale stampato 3D con un ciclo cardiaco molto simile ad un cuore umano.

I vantaggi della valvola in silicone

Biocompatibilità, durevolezza e funzionalità migliorate: il nuovo dispositivo stampato 3D presenta numerosi vantaggi rispetto alle valvole cardiache artificiali convenzionali. Per prima cosa, è possibile utilizzare le immagini ottenute tramite la tomografia computerizzata o la risonanza magnetica per creare valvole personalizzate dotate della forma e delle dimensioni della valvola che deve essere sostituita. Questo permette al dispositivo di adattarsi perfettamente alla camera cardiaca del paziente.  Inoltre, il materiale scelto, ovvero il silicone, è biocompatibile e molto robusto. L’obiettivo degli scienziati dei materiali è di estendere la durata di queste valvole di ricambio a 10-15 anni.

Anche i tempi di produzione sono notevolmente ridotti: secondo i ricercatori, è necessaria solo un’ora e mezza per produrre una valvola con la stampante 3D. La produzione potrebbe anche essere accelerata ulteriormente: una batteria di stampanti potrebbe, ad esempio, produrre dozzine o addirittura centinaia di valvole ogni giorno. Al contrario, la fabbricazione manuale di una valvola cardiaca artificiale da materiale bovino richiede diversi giorni lavorativi.

La valvola in 3D

Il primo passo è quello di creare un’impronta negativa della valvola. L’inchiostro siliconico viene spruzzato su questa impronta per formare una corona a tre punte, che costituisce i sottili lembi della valvola. Nel passaggio successivo, una stampante ad estrusione deposita una dura pasta di silicone per stampare sulla superficie della valvola dei filamenti sottili secondo una specifica trama. Questi filamenti corrispondono alle fibre di collagene che passano attraverso le valvole cardiache naturali.

Lo scopo dei filamenti è quello di rafforzare la valvola e di prolungarne la durata. La radice del vaso sanguigno collegato alla valvola cardiaca viene stampata mediante la stessa procedura e alla fine è coperta da uno stent, necessario per collegare la valvola in silicone al sistema cardiovascolare del paziente.

I ricercatori hanno utilizzato un modello digitale e una simulazione al computer per calcolare in anticipo le forze che agiscono sull’impianto e la sua potenziale deformazione.

I primi test hanno dato risultati molto positivi, ma prima di poter commercializzare il prodotto sarà necessario trovare un partner industriale.

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