I RICERCATORI DELL’UCL FABBRICANO APPARECCHI ACUSTICI ANTIBATTERICI STAMPATI IN 3D PER PREVENIRE LE INFEZIONI ALLE ORECCHIE
I ricercatori dell’University College di Londra (UCL) hanno apparecchi acustici antibatterici stampati in 3D che potrebbero aiutare a prevenire la formazione di infezioni all’orecchio dopo un uso prolungato.
Fabbricati attraverso un metodo DLP (Digital Light Processing), gli apparecchi acustici sono caricati con due antibiotici, ciprofloxacina e fluocinolone, e prodotti con due resine polimeriche, ENG Hard e Flexible. La ricerca evidenzia il potenziale delle tecniche di stampa 3D di fotopolimerizzazione in vasca nella fabbricazione di dispositivi medici specifici per il paziente con proprietà antibatteriche.
Gli apparecchi acustici sono uno degli esempi principali di come i dispositivi medici personalizzati hanno beneficiato dello sviluppo della stampa 3D. Infatti, secondo Materialise, software belga e fornitore di servizi di stampa 3D, circa il 99% degli apparecchi acustici mondiali è ora prodotto su misura tramite la stampa 3D.
Oltre a Materialise, da anni produttori globali come EnvisionTEC , Formlabs e Sonova stampano in 3D anche apparecchi acustici e auricolari personalizzati.
Nel 2017, EnvisionTEC ha annunciato una nuova partnership con la società di software e scansione 3D 3Shape per continuare a offrire dispositivi in-ear stampati in 3D , mentre al CES 2018 Formlabs ha anche collaborato con 3Shape per mostrare la potenza combinata della sua stampante 3D Form 2 e di Phoenix in-ear di 3Shape. scanner dell’orecchio per realizzare auricolari personalizzati.
Avendo iniziato a utilizzare stampanti 3D per produrre apparecchi acustici all’inizio degli anni 2000, Sonova e il suo marchio sussidiario Phonak producono centinaia di migliaia di apparecchi acustici personalizzati ogni anno. Nel 2017, l’azienda ha prodotto il suo primo apparecchio acustico in titanio stampato in 3D , Virto B-Titanium, utilizzando la produzione di additivi metallici con fusione a letto di polvere (PBF).
Altrove, la società australiana per l’udito Blamey Saunders Hears ha introdotto un “primo apparecchio acustico al mondo” modulare stampato in 3D, auto-adattabile con controllo tramite smartphone. Lo scopo principale del progetto, che ha visto anche il coinvolgimento di Extel Technologies , RMIT University con sede a Melbourne e Swinburne University , era eliminare lo stigma sociale associato alla perdita dell’udito.
Un apparecchio acustico Virto B-Titanium. Immagine tramite Phonak
Un apparecchio acustico Virto B-Titanium. Immagine tramite Phonak
Fabbricazione di apparecchi acustici tramite DLP
L’uso prolungato di apparecchi acustici può alterare il microbiota del condotto uditivo e aumentare il rischio di infezioni fungine e batteriche. Secondo i ricercatori dell’UCL, il trattamento delle infezioni dell’orecchio con antibiotici topici è molto più efficace della sola pulizia dell’orecchio, tuttavia gli apparecchi acustici con proprietà anti-biofilm devono ancora essere sviluppati in modo reale.
Pertanto, gli scienziati hanno deciso di utilizzare la stampa 3D DLP per produrre apparecchi acustici caricati con farmaci per pazienti con infezioni alle orecchie. In caso di successo, la nuova combinazione farmaco-dispositivo potrebbe aiutare a evitare l’interruzione degli apparecchi acustici a causa di infezioni. Ciprofloxacina e fluocinolone acetonide sono stati scelti per la combinazione di farmaci, poiché sono comunemente usati nelle gocce auricolari usate per trattare le infezioni dell’orecchio.
Per preparare le soluzioni fotopolimeriche, la resina flessibile e la resina dura ENG sono state miscelate con il 12% di ciprofloxacina e lo 0,5% di fluocinolone acetonide. La soluzione fotopolimerica risultante è stata quindi caricata in una stampante 3D Kudo3D Titan 2 HR, dotata di un proiettore di luce digitale ottimizzato per la stampa degli apparecchi acustici. I modelli sono stati quindi utilizzati per stampare gli apparecchi acustici, ottenuti dagli stampi dell’orecchio destro di due volontari ed esportati come file di stereolitografia nel software di stampa 3D di Kudo3D. Una volta stampati, gli apparecchi acustici sono stati lavati in alcool isopropilico e polimerizzati per un’ora a 60 ° C con luce UV visibile.
Durante i test, i dispositivi acustici caricati con farmaci hanno mostrato un’efficace attività anti-biofilm e hanno completamente inibito la crescita dei batteri sulla superficie dei dispositivi. Durante l’esame delle proprietà di rilascio del farmaco degli apparecchi acustici, è stato osservato che i dischi caricati con farmaci stampati in 3D DLP hanno sostenuto il rilascio di ciprofloxacina e fluocinolone acetonide per più di sette giorni, continuando in seguito a velocità molto più lente. L’otite, o infiammazione dell’orecchio, richiede generalmente da una a due settimane di trattamento farmacologico, indicando che i dispositivi caricati con farmaci dei ricercatori fornirebbero un trattamento efficace per il periodo di tempo richiesto.
Attraverso questo studio, i ricercatori dell’UCL hanno dimostrato con successo la capacità di incorporare una combinazione di farmaci, tipicamente usati come gocce per le orecchie per trattare le infezioni dell’orecchio, negli apparecchi acustici stampati in 3D DLP per prevenire e trattare le infezioni legate al biofilm.
La flessibilità del processo DLP ha consentito la personalizzazione dell’apparecchio acustico per adattarlo all’anatomia dell’orecchio del paziente. Rispetto ad altri metodi di produzione come lo stampaggio, la stampa 3D DLP si è rivelata conveniente quando il volume di produzione è basso ed evita la necessità di realizzare stampi, il che richiede costi aggiuntivi su macchinari, materiali e manodopera.
Gli scienziati stanno ora cercando di estendere l’applicabilità del loro lavoro studiando la fattibilità della combinazione di stampa 3D DLP e impianti cocleari. La ricerca proof-of-concept potrebbe anche essere trasferita ed estesa per il trattamento di altre malattie con vari dispositivi diversi, consentendo un maggiore livello di trattamento personalizzato.
Lo studio completo può essere trovato nel documento intitolato “Apparecchi acustici stampati in 3D caricati con più farmaci anti-biofilm”, pubblicato sulla rivista ScienceDirect. Lo studio è stato co-autore di M. Vivero-Lopez, X. Xu, A. Muras, A. Otero, A. Concheiro, S. Gaisford, A. Basit, C. Alvarez-Lorenzon e A. Goyanes.
