L’istituto svizzero EMPA (Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology) ha condotto uno studio approfondito sulle reazioni che avvengono alle interfacce di componenti in lega di titanio realizzati tramite stampa 3D. L’obiettivo è comprendere meglio fenomeni clinici e materiali, con ricadute significative nel settore biomedicale.
Metodologia e contesto tecnologico
Il team ha analizzato componenti stampati in Ti6Al4V, la lega più comune in ambito medico, prodotta con tecniche di fusione laser su letto di polvere (LPBF). Il focus si è concentrato sulla morfologia delle superfici, la porosità, e la possibile alterazione chimica dell’interfaccia metallo-osso durante e dopo la fabbricazione.
Per ottenere dati scientifici aggiuntivi, si possono considerare studi paralleli su impalcature trabecolari stampate in 3D, in cui è stato dimostrato che “parametri quali apertura, porosità e forma dei pori” influenzano la crescita ossea e le performance degli osteoblasti in vitro
Risultati principali
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Presenza di porosità di varia ampiezza e microperle di polvere parzialmente fuse: fenomeni rilevanti soprattutto per la superficie degli impianti, che possono stimolare o ostacolare l’adesione ossea.
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Comparazione con studi su coppe acetabolari in titanio: come nel confronto tra Delta TT (Lima Corporate), Trident II Tritanium (Stryker) e Mpact 3D (Medacta), dove sono state osservate variazioni nella porosità e nella morfologia dovute ai diversi processi di stampa . Le dimensioni delle perle (più piccole nella coppa Trident II) suggeriscono differenze nella granulometria della polvere, con potenziali implicazioni cliniche.
Implicazioni biomediche
Le reazioni di interfaccia tra titanio ed ambiente biologico sono fondamentali per la biocompatibilità a lungo termine. La predisposizione alla formazione di microstrutture stimolanti come la neuro-osteointegrazione dipende da geometrie e finiture di superficie precise.
Inoltre, il calcolo sistematico della porosità e del comportamento meccanico di impalcature in Ti6Al4V dimostra che “la porosità e la morfologia influenzano l’adesione e la proliferazione degli osteoblasti”
Altri esempi rilevanti
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Amnovis, azienda belga attiva nella stampa di impianti in titanio, ha sviluppato un processo che elimina la necessità di trattamenti termici, consentendo produzione di 50.000 impianti per colonna vertebrale, ortopedia e chirurgia maxillo-facciale
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Il progetto ATILA (con Meltio, AIDIMME, USAL e FIHGUV) ha sperimentato la tecnologia DED‑LB/M (Deposizione Diretta tramite filo con più laser), rendendo possibili prototipi complessi e strutturati in titanio con gestione termografica avanzata
Conclusione
L’indagine di EMPA sulle reazioni di interfaccia in titanio stampato in 3D offre un contributo significativo alla comprensione dei meccanismi di osteointegrazione. L’identificazione di microstrutture superficiali, porosità specifiche e loro impatto sugli osteoblasti sono elementi chiave nel miglioramento futuro di impianti medici.
La combinazione con tecnologie emergenti, come il processo senza trattamento termico di Amnovis o la deposizione diretta di Meltio, amplia le possibilità di ottimizzazione della produzione additiva.
