Lo sforzo di collaborazione di ricercatori provenienti da alcuni istituti di Mosca ha portato a un documento pubblicato nel più recente numero di Frontiere della bioingegneria e biotecnologia ( Frontiers in Bioengineering and Biotechnology ).
I ricercatori provengono dall’ A.A. Baikov l’Istituto di Metallurgia e scienza dei materiali dell’ Accademia Russa delle Scienze; dall’ Istituto di laser e delle tecnologie dell’informazione, dall’ Accademia Russa delle Scienze; dall’Istituto delleCellule Staminali umane ; e dall’Istituto di carcinogenesi russo , N.N. Blokhin Cancer Research Center.
È comunemente riconosciuto che la stampa 3D della ossa è un metodo molto efficace per la realizzazione di protesi ossee e per sostegni di entrambi i tessuti appena generati e dell’osso stesso. In questo lavoro, dal titolo “La stampa 3D di sostituti ossei con fosfato octacalcico “, i ricercatori hanno proposto un modo relativamente semplice in cui i fosfati octacalcici possono essere stampati in forme complesse con una combinazione di stampa a getto d’inchiostro e la finitura post-stampa.
“GLi Innesti sintetici biocompatibili e / o le opere di ingegneria tissutale prevalgono rispetto agli approcci tradizionali … Tuttavia, la struttura e le proprietà di un osso naturale complesso limitano la gamma di materiali sintetici e le tecniche di fabbricazione che potrebbero essere utilizzati come impianti progettati su misura o di sistemi di sostegno per la sostituzione di difetti ossei o guidati alla rigenerazione ossea. Attualmente, questo problema potrebbe essere risolto tramite una tecnica di stampa 3D “, hanno scritto i ricercatori.
La stampante AM 3D è stata costruita e preparata per gestire tali complessità geometriche e le abilità per la ripetuta e facile personalizzazione ne hanno fatto il metodo di scelta per un numero crescente di applicazioni mediche. Lo sviluppo di fosfati di calcio sintetici, il materiale per la creazione umana per la sostituzione ossea, ha permesso la creazione di strutture sostitutive in aree in cui vi è una notevole quantità di osso mancante o danneggiato.
La creazione di un osso di sostituzione è più complesso di fare una struttura dura che possa riempire le parti mancanti o l’ osso danneggiato. La sostituzione deve essere compatibile con il corpo umano e idealmente innescare la capacità del corpo di rigenerazione ossea dopo che è stato trapiantato. Lo sviluppo di un materiale noto come fosfato octacalcico (OCP), che è composto da granuli ceramici microporosi, ha dimostrato che si tratta di un materiale molto efficace e promettente per queste esigenze. Per questo motivo, i ricercatori hanno scelto di utilizzare questo materiale per la loro indagine.
Ci sono due tecniche principali utilizzate con la stampa 3D. La prima comporta una miscelazione del cocktail del materiale che è chimicamente solidificato e quindi oggetto di trattamento ad alta temperatura. Il secondo prevede la stampa di una matrice inversa e la bruciatura del negativo. I ricercatori hanno determinato che il primo metodo è il più appropriato : la bruciatura del materiale di supporto richiesto dal secondo processo aumenta il rischio di contaminazione.
La squadra utilizza una stampante 3D personalizzato progettata che costruisce strati di materiale ceramico su un lettino di 60 x 60 x 60 mm . Le ridotte dimensioni del letto hanno fatto sì che i ricercatori potessero effettuare studi rapidi e poco costosi su una varietà di processi e combinazioni di materiali.
“Le tecniche di stampa 3D a base di polveri di cemento è un metodo efficace ed economico per la fabbricazione del sostituto osseo dell’individuo poiché non vi sono né materiali di supporto da bruciare né solvente organico richiesto”, ha concluso il team.
I risultati dello studio non sono stati del tutto positivi, però. Difetti di impianti si sono rivelati dopo sei mesi e ulteriori studi sono necessari al fine di comprendere meglio l’origine di tali difetti e su come affrontarle.
“I risultati del nostro studio dimostrano che una combinazione di getto d’inchiostro stampa 3d con la metodologia di post-trattamento è un approccio promettente per superare i limiti attuali per la rigenerazione ossea guidata”.