Multiphoton Optics utilizza la stampa 3D per produrre strutture portanti estremamente piccole, altamente dettagliate e biodegradabili

Multiphoton Optics di Würzburg in Baviera ha prodotto uno scaffold 3D osteocondrale biodegradabile utilizzando la litografia 3D e basato sul processo di polimerizzazione a due fotoni (2PP). I ricercatori sono stati in grado di raggiungere una velocità di stampa di 1 cm³ in 1,5 ore. I ricercatori sono stati aiutati dal prototipo avanzato della piattaforma di stampa 3D Multiphoton Optics LithoProf3D®.

Con la sua litografia 3D che utilizza la polimerizzazione a due fotoni (2PP), l’ azienda tedesca Multiphoton Optics ha prodotto per la prima volta uno scaffold 3D osteocondrale biodegradabile (struttura portante) di circa un centimetro cubo in meno di un’ora e mezza in una sola fase del processo. Realizzare impianti monolitici bifasici in breve tempo può soddisfare meglio la necessità di impianti e renderli più veloci prima dell’intervento chirurgico. I pazienti con difetti correlati alla malattia sarebbero in grado di ricevere impianti di cartilagine ossea biodegradabili e su misura in un’unica procedura chirurgica sul paziente. I costi sanitari sarebbero ridotti.


Il prototipo della piattaforma di stampa 3D Multiphoton Optics ulteriormente sviluppata LithoProf3D® ha aiutato i ricercatori con l’implementazione tecnologica . Il sistema automatizza le fasi del processo all’interno dell’impianto. Il software di controllo è stato appositamente ottimizzato per la produzione di ponteggi. Lo sviluppo è avvenuto nell’ambito del progetto Poly-IMPLANT-Druck finanziato dal Ministero Federale dell’Istruzione e della Ricerca (BMBF) . L’obiettivo era quello di realizzare la produzione, l’analisi e le prove applicative di impianti monolitici bifasici per la stimolazione della rigenerazione tissutale dei difetti osseo-cartilaginei.

Gli scaffold 3D risultanti funzionano come un vettore meccanico, come una struttura bioattiva che offre alle cellule un terreno fertile ottimale per la crescita. L’impalcatura si basa su un progetto biomimetico di iba Heiligenstadt eV e ha un’altezza di 10 e un diametro di 7 millimetri. È ulteriormente diviso da uno strato separatore in una cartilagine alta 3 millimetri e una fase ossea alta 7 mm.

1 cm³ in 1,5 ore: alta velocità
Grazie al design libero, le proprietà meccaniche come la porosità e il modulo di elasticità possono essere adattate alle rispettive fasi in modo da avvicinarsi molto ai modelli reali di ossa e cartilagine. Con il prototipo sviluppato, è possibile creare scaffold di 1 cm3 in 1,5 ore, un primo passo importante verso la scalabilità.

I ricercatori hanno utilizzato il materiale biodegradabile poli ((D, L) -lactide-co-ε-caprolattone) -dimetacrilato (LCM3) sviluppato da iba Heiligenstadt eV. Successivamente sarà sostituito dal poli (ammide-co-ε-caprolattone) dimetacrilato (ACM), che è più facilmente degradabile dall’organismo.
I partner del progetto stanno attualmente effettuando prove di cella e riempimento sugli scaffold. Seguirà uno studio sugli animali.

L’azienda sta lavorando per aumentare il livello di automazione del sistema, che aumenterà la produttività in futuro e consentirà anche la produzione in serie in altre aree di applicazione. Gli scaffold 3D progettati individualmente portano anche nuovi approcci terapeutici.

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