I ricercatori dell’ETH di Zurigo producono microstenti 3D / 4D più piccoli al mondo
Potrebbe essere usato su costrizioni potenzialmente letali del tratto urinario nei feti
I ricercatori del Multi-Scale Robotics Lab dell’ETH di Zurigo (MSRL) hanno sviluppato un nuovo metodo per produrre microstrutture malleabili, ad esempio un microstento vascolare che è 40 volte più piccolo di quanto precedentemente possibile. In futuro, tali stent potrebbero essere utilizzati per ampliare le costrizioni potenzialmente letali del tratto urinario nei feti nell’utero.
Circa uno su mille bambini sviluppa una stenosi uretrale, a volte anche quando sono ancora un feto nell’utero. Al fine di prevenire l’accumulo di livelli di urina potenzialmente letali nella vescica, chirurghi pediatrici come Gaston De Bernardis presso il Kantonsspital Aarau devono rimuovere chirurgicamente la sezione interessata dell’uretra e cucire nuovamente le estremità aperte del tubo. Sarebbe meno dannoso per i reni, tuttavia, se uno stent potesse essere inserito per allargare la costrizione mentre il feto è ancora nell’utero.
Gli stent sono stati usati per trattare i vasi coronarici bloccati da qualche tempo, ma il tratto urinario nei feti è molto più stretto in confronto. Non è possibile produrre stent con dimensioni così ridotte utilizzando metodi convenzionali, motivo per cui De Bernardis si è avvicinato al laboratorio di robotica multi-scala presso l’ETH di Zurigo. I ricercatori del laboratorio hanno ora sviluppato un nuovo metodo che consente loro di produrre strutture altamente dettagliate che misurano meno di 100 micrometri di diametro, come riportano in un articolo di giornale pubblicato di recente.
“Abbiamo stampato lo stent più piccolo del mondo con caratteristiche 40 volte più piccole di qualsiasi altro prodotto finora”, ha dichiarato Carmela De Marco, autrice principale dello studio, e Marie Skłodowska-Curie, membro del gruppo di ricerca di Bradley Nelson. Il gruppo chiama il metodo che ha sviluppato la stampa 4D indiretta.
Usano il calore di un raggio laser per tagliare un modello tridimensionale – un negativo 3D – in uno strato di micro stampo che può essere sciolto con un solvente. Successivamente, riempiono il negativo con un polimero a memoria di forma e impostano la struttura usando la luce UV. Nel passaggio finale, dissolvono il modello in un bagno di solvente e lo stent tridimensionale è finito.
Sono le proprietà di memoria di forma dello stent a dargli la sua quarta dimensione. Anche se il materiale è deformato, ricorda la sua forma originale e ritorna a questa forma quando è caldo. “Il polimero a memoria di forma è adatto per il trattamento di stenosi uretrali. Quando compresso, lo stent può essere spinto attraverso l’area interessata. Quindi, una volta in posizione, ritorna alla sua forma originale e allarga l’area ristretta del tratto urinario ”, ha spiegato De Bernardis.
Ma gli stent sono ancora molto lontani dalla ricerca di applicazioni nel mondo reale. Prima di poter condurre studi sull’uomo per dimostrare se sono adatti ad aiutare i bambini con difetti del tratto urinario congenito, gli stent devono essere prima testati su modelli animali. Tuttavia, i risultati iniziali sono promettenti: “Crediamo fermamente che i nostri risultati possano aprire la porta allo sviluppo di nuovi strumenti per la chirurgia mini-invasiva”, ha affermato De Marco.
La stampa indiretta 4D può anche essere utilizzata per creare un numero qualsiasi di altre strutture. De Marco e i suoi colleghi hanno anche usato il metodo per produrre eliche fatte di idrogel riempito con nanoparticelle magnetiche. In un campo magnetico rotante, queste microstrutture iniziano a nuotare, come un flagello batterico artificiale. (Immagine: Carmela de Marco / ETH Zurigo)