GLI SCIENZIATI STAMPANO IN 3D NUOVE “ARTICOLAZIONI APPUNTITE” ISPIRATE ALLA LIBELLULA PER IL TRATTAMENTO DELLE LESIONI AL POLSO
I ricercatori dell’Università tedesca di Kiel hanno sviluppato nuove “articolazioni appuntite” stampate in 3D che forniscono ai pazienti con lesioni al polso una forma più flessibile di supporto del braccio.
Ispirato alle micro-articolazioni naturali delle ali della libellula, l’articolazione appuntita presenta un nuovo meccanismo di interblocco progettato per attutire il polso senza compromettere la libertà di movimento. Quando impostato sulla sua massima rigidità, gli scienziati ritengono che il loro dispositivo potrebbe essere l’ideale per il trattamento di stiramenti e distorsioni quotidiani e per prevenire le comuni lesioni da iperestensione negli atleti.
I danni subiti ai muscoli, alle ossa o alle articolazioni (noti anche come lesioni muscoloscheletriche) sono tanto numerosi quanto dolorosi. Secondo i ricercatori di Kiel, ben il 15% di tutte le visite del Regno Unito e degli Stati Uniti ai medici di base è correlato a tali ceppi, distorsioni e fratture, con la maggior parte derivante da attività sportive faticose come il bodybuilding o il sollevamento pesi.
Al momento, le lesioni muscoloscheletriche sono spesso trattate con calchi ortodossi, ma questi possono essere pesanti, restrittivi ed estremamente dannosi per l’ambiente. In uno studio risalente al 2012, i ricercatori hanno scoperto che 670.000 kg di rifiuti vengono generati ogni anno solo dal bendaggio sprecato, rendendo necessaria la creazione di una soluzione più ecologica.
Sebbene la maggiore accessibilità della stampa 3D abbia recentemente prodotto modelli di stecche da polso più leggeri e riciclabili, sono spesso costruiti per rigidità rispetto alla mobilità, limitando i movimenti di chi li indossa. Per ovviare a questo, il team di Kiel si è ispirato alle articolazioni che controllano la deformazione nelle ali di libellula, per sviluppare supporti più flessibili in grado di adattarsi meglio ai carichi applicati.
Utilizzando una stampante 3D Prusa i3 MK3 e un filamento PLA, gli scienziati sono stati in grado di trasformare il loro design brevettato in realtà, creando un prototipo di stecca da polso funzionante. Il dispositivo stesso è dotato di una parte mobile con quattro elementi tubolari interconnessi, ciascuno comprendente tappi a punta che consentono agli utenti di impostare l’angolo desiderato al quale si blocca in posizione.
Altrove, il supporto per il polso 14 × 3 × 2 cm 3 è perforato per migliorare la traspirazione e dotato di quattro maniglie e cinghie in velcro sul lato laterale, che ne facilitano il fissaggio o la rimozione. Per valutare la capacità di carico del proprio dispositivo, il team lo ha sottoposto a una serie di prove di flessione statica, in cui si è dimostrato in grado di resistere a pesi fino a 30 kg.
Se costruito con leghe più resistenti, i ricercatori affermano che il loro supporto potrebbe sostenere pressioni di oltre 450 kg, il che non è un’impresa da poco dato che il record mondiale di sollevamento pesi è attualmente pari a 477 kg. Ulteriori test hanno dimostrato che i “picchi” del dispositivo possono essere attivati anche ad angoli del polso fino a 70–80 °, dimostrando la sua efficacia nel prevenire lesioni da iperestensione.
Sebbene gli scienziati non abbiano ancora condotto studi clinici sui loro nuovi tutori per il polso, hanno già progettato una variazione del ginocchio e del gomito e considerano il loro approccio come una “tecnologia commerciabile”. Il team ritiene inoltre che il loro concetto di “mobilità variabile” potrebbe essere adatto alla robotica o alle applicazioni ingegneristiche, producendo potenzialmente strutture portanti morphing in futuro.
Bretelle ottimizzate per la stampa 3D
Utilizzando la stampa 3D, è possibile regolare con precisione le dimensioni e il livello di rigidità di molti dispositivi clinici e la tecnologia viene spesso utilizzata per fabbricare supporti personalizzati.
I ricercatori dell’Università della Georgia , ad esempio, hanno utilizzato una stampante 3D per creare un tutore per il braccio personalizzato per il giocatore di football americano Sony Michel. Il supporto in fibra di carbonio ha permesso al running back di tornare in azione, pur mantenendo la capacità di sentire la palla sotto il braccio durante il gioco.
Allo stesso modo, i medici dell’ospedale Zhongda della Southeast University hanno stampato in 3D un nuovo supporto per il braccio che ha consentito a un paziente di riprendere l’uso della mano sinistra. Utilizzando la scansione e la modellazione 3D, i medici sono stati infine in grado di fabbricare un tutore più personalizzabile di quanto sarebbe possibile utilizzando le tecnologie convenzionali.
Adottando un approccio più scalabile, la start-up biomedica italiana Exos ha iniziato a commercializzare la sua nuova gamma “Armor” di bretelle personalizzabili stampate in 3D . Debuttati al CES 2021 , i supporti modulari sono progettati per essere resistenti e traspiranti, pur essendo adattabili alle esigenze di ogni singolo paziente.
I risultati dei ricercatori sono descritti in dettaglio nel loro articolo intitolato ” Spiky-joint: una soluzione bioispirata per combinare mobilità e supporto “, che è stato co-autore di Ali Khaheshi, Stanislav N. Gorb e Hamed Rajabi.
