Ponteggi elettrofilati : potenziamenti tramite rinforzi in mesh stampati in 3D
Nel recente pubblicato “I rinforzi in rete stampati in 3D migliorano le proprietà meccaniche dei ponteggi elettrofilati “, i ricercatori statunitensi esplorano l’uso delle strutture di ingegneria dei tessuti sia per la rigenerazione che per la riparazione, utilizzando materiali innovativi per rafforzare le proprietà meccaniche.
Mentre la ricerca continua sull’impalcatura in applicazioni cliniche come la riparazione della vescica o dei legamenti o l’innesto di ossa o pelle, gli scaffold vengono stampati in 3D e impiegati più spesso per imitare la matrice extracellulare, aumentare le strutture e fornire una buona adesione e movimento delle cellule.
“Per migliorare la biocompatibilità, sono stati sviluppati metodi per incorporare molecole ECM endogene e / o fattori di crescita per promuovere la differenziazione, la sopravvivenza e / o la proliferazione cellulare”, affermano i ricercatori. “Tuttavia, uno dei principali svantaggi degli scaffold elettrofilati è che hanno proprietà meccaniche relativamente scarse (bassa resistenza e rigidità, elevata duttilità) rispetto a molti dei tessuti che sono progettati per guarire. Ciò limita il loro uso in applicazioni che richiedono un materiale con resistenza meccanica e rigidità relativamente elevate, come la riparazione di ossa o tendini. “
Le impalcature sono spesso utilizzate anche come compositi, miscelate con polimeri sintetici come poli (ε-caprolattone) (PCL). Questo è un materiale biodegradabile, approvato dalla FDA, ben consolidato. Altri composti popolari sono:
poli (3-idrossibutirrato-co-3-idrossivalerato) (PHBV)
poli (vinilidene fluoruro) (PVD)
poli (acido lattico) (PLA)
“Per molte terapie rigenerative, si ritiene che le proprietà meccaniche di un ponteggio impiantato dovrebbero corrispondere a quelle del tessuto bersaglio. Di conseguenza, sono necessari nuovi approcci per migliorare le proprietà meccaniche dei ponteggi elettrofilati per renderli più adatti alle applicazioni nella riparazione e rigenerazione muscoloscheletrica “, affermano i ricercatori.
Il PLA è stato utilizzato per la stampa direttamente su ponteggi elettrofilati. I ricercatori hanno notato che la resistenza alla trazione e il modulo elastico sono stati aumentati, con la duttilità ridotta, utilizzando reti in PLA. Hanno rafforzato la loro struttura a matrice dopo essere stati rafforzati con il PLA, senza problemi di rigetto degli impianti quando testati su ratti. Sono stati utilizzati due tipi di PLA: uno con 6 mm tra i montanti e un altro con una distanza di 8 mm tra i montanti.
“Se visualizzato ad alto ingrandimento, è evidente che la deposizione dello strato stampato in 3D non ha compromesso la struttura tessuta del ponteggio elettrofilati. Le fibre elettrofilate prossimali alla rete PLA non sono state fuse dal calore del processo di stampa 3D “, hanno affermato i ricercatori.
Le impalcature sono state valutate dal gruppo di ricerca mentre utilizzavano un modello di innesto osseo in vivo, che alla fine “suggeriva” la biocompatibilità delle impalcature elettrofilati. Le impalcature non hanno mostrato una separazione dei confini tra elettrofilati e strati stampati in 3D; tuttavia, l’armatura a rete era fissata all’impalcatura senza interrompere l ‘”architettura dello strato”.
“L’aggiunta della rete stampata in 3D è tecnicamente semplice e può essere applicata a qualsiasi tipo di ponteggio elettrofilati, evidenziando l’adattabilità di questo approccio a ponteggi di diversa composizione o struttura biochimica”, hanno concluso i ricercatori. “Inoltre, le differenze nelle proprietà meccaniche impartite dai rinforzi da 6 mm a 8 mm indicano una potenziale strategia per sintonizzare la resistenza e la rigidità dei ponteggi elettrofilati utilizzando reti con dimensioni e forme diverse.
“In sintesi, la presente indagine suggerisce che le proprietà meccaniche dei ponteggi elettrofilati possono essere notevolmente migliorate con l’aggiunta di mesh sintonizzabili stampate in 3D, preservando al contempo gli aspetti desiderabili del materiale elettrofilati”.
Realizzazione di ponteggi elettrofilati rinforzati. I ponteggi Elettrofilati sono stati prodotti da un rapporto 40:60 di PCL: gelatina. I ponteggi sono stati quindi collocati in una stampante 3D e una rete PLA è stata depositata su un lato del ponteggio. Sono stati generati due tipi di mesh stampate in 3D, uno con una distanza di 6 mm tra i montanti in PLA e l’altro con una distanza di 8 mm tra i montanti 
Imaging SEM di ponteggi elettrofilati rinforzati. ac Immagini SEM del lato elettrofilati dei ponteggi rinforzati. Le immagini mostrano una distribuzione uniforme di fibre orientate in modo casuale. df Immagini SEM del lato stampato in 3D dei ponteggi. Le immagini ad alto ingrandimento (f) mostrano che c’è un danno minimo alle fibre elettrofilate nelle immediate vicinanze della rete PLA stampata in 3D. Le frecce gialle rappresentano il PLA stampato in 3D. Le punte di freccia bianche raffigurano il PCL: impalcatura di gelatina