Un gruppo di ricerca legato alla New York University ha progettato un nuovo tipo di stent per il trattamento delle perdite gastriche che possono comparire dopo alcuni interventi bariatrici, in particolare dopo la sleeve gastrectomy, cioè la gastrectomia verticale parziale. Il dispositivo si chiama Lily stent, nome scelto per richiamare la forma simile a un giglio, e nasce da un lavoro in cui modellazione matematica, simulazione fluidodinamica e stampa 3D vengono usate per ripensare la geometria di un piccolo drenaggio endoscopico.
Il punto centrale non è soltanto produrre uno stent con una stampante 3D. L’aspetto più interessante è la progettazione della sezione e della superficie esterna del dispositivo. In questo caso la stampa 3D serve a realizzare e testare geometrie difficili da ottenere con i metodi tradizionali, ma il progetto è pensato anche con un occhio alla possibile produzione con tecniche convenzionali, come l’estrusione, nel caso in cui la tecnologia dovesse avanzare verso percorsi regolatori e produttivi più maturi.
Il problema clinico: quando dopo l’intervento si forma una cavità da drenare
La sleeve gastrectomy è uno degli interventi bariatrici più diffusi. Durante la procedura viene rimossa una parte importante dello stomaco, lasciando una struttura più stretta e tubolare. Nella maggior parte dei casi il decorso avviene senza complicazioni gravi, ma una piccola percentuale di pazienti può sviluppare una perdita lungo la linea di sutura. In termini pratici, liquidi gastrici e materiale biologico possono fuoriuscire e raccogliersi in una cavità, formando un ascesso.
Queste situazioni richiedono un trattamento attento. Una delle strategie usate è il drenaggio interno endoscopico: il medico introduce un piccolo stent attraverso la parete gastrica per creare un collegamento tra la cavità e il lume dello stomaco, così da favorire lo svuotamento del liquido. Gli stent più utilizzati in questo contesto sono spesso i cosiddetti double-pigtail stents, dispositivi in plastica con estremità arricciate, originariamente sviluppati per applicazioni biliari.
Il problema è che una cavità post-bariatrica non ha necessariamente la forma regolare per cui questi piccoli tubi erano stati pensati. Può essere irregolare, variabile da paziente a paziente, con spazi ristretti e con fluidi di diversa viscosità. Per questo uno stent che funziona bene in un dotto biliare non è automaticamente ottimale per drenare una raccolta gastrica dopo un intervento bariatrico.
Perché la forma dello stent conta più del semplice diametro
La prima intuizione del gruppo NYU è semplice da spiegare: per migliorare il drenaggio non basta aumentare il diametro interno del tubo. In molti casi si potrebbe pensare che un foro più grande faccia passare più liquido, ma le simulazioni e i test di laboratorio indicano un comportamento più complesso.
Nel drenaggio di una perdita gastrica, una parte rilevante del fluido non passa solo dentro lo stent, ma scorre anche attorno alla sua superficie esterna, nello spazio tra il dispositivo e i tessuti circostanti. Se il diametro interno cresce troppo, lo spazio esterno disponibile può ridursi. Di conseguenza, la superficie esterna e la geometria della sezione diventano elementi decisivi.
Il Lily stent nasce proprio da questa osservazione. Non è un semplice cilindro forato: la sua forma è articolata in più segmenti funzionali, con profili longitudinali che creano percorsi per il passaggio del liquido. La geometria ricorda una struttura floreale, ma la scelta non è estetica. Le “petalature” servono a guidare il flusso, mantenere flessibilità e migliorare il contatto con una cavità dalla forma non regolare.
PETALS: il metodo matematico dietro il Lily stent
Il prototipo deriva da un framework chiamato PETALS, acronimo di Personalized Endoscopic Transmural Abscess Leak Solution. Si tratta di un approccio analitico per ottimizzare la forma degli stent destinati al drenaggio transmurale, cioè attraverso la parete di un organo.
Con PETALS, i ricercatori non partono da un tubo standard da adattare al problema. Partono invece dal problema fluidodinamico: quanto è viscoso il liquido, qual è la pressione disponibile, quanto deve essere lungo il dispositivo, quanto conta il diametro, come deve essere fatta la superficie esterna e come può restare compatibile con le procedure endoscopiche già usate dai clinici.
Questo cambio di prospettiva è importante. Il dispositivo non viene progettato soltanto come “pezzo da inserire”, ma come elemento funzionale che deve guidare un flusso biologico in un ambiente complesso. In altre parole, la geometria diventa parte della terapia.
Stampa 3D SLA e resina Formlabs Flexible 80A
Per realizzare i prototipi, il team ha usato la stampa 3D stereolitografica, o SLA, con Formlabs Flexible 80A Resin. Formlabs è quindi il nome aziendale più rilevante legato al materiale utilizzato nella fase sperimentale. La Flexible 80A è una resina elastomerica pensata per ottenere parti flessibili, con un comportamento simile a quello di una gomma relativamente rigida o di un TPU duro.
Nel lavoro scientifico, la stampa 3D consente di produrre forme con pinne longitudinali e sezioni non banali, utili per confrontare vari design in laboratorio. Il valore della stampa additiva sta soprattutto nella libertà geometrica: si possono creare stent con profili diversi, testarne la resistenza idraulica, valutarne la flessibilità e modificare il disegno senza realizzare stampi o utensili dedicati.
C’è però un dettaglio che merita attenzione. Il Lily stent ha una sezione costante lungo la lunghezza del dispositivo. Questo significa che, almeno in teoria, una versione industriale potrebbe essere prodotta anche per estrusione, senza obbligare ospedali o aziende sanitarie a stampare lo stent in 3D nel punto di cura. La stampa 3D, quindi, qui non è solo un processo produttivo alternativo: è anche uno strumento di sviluppo, verifica e ottimizzazione della geometria.
I risultati dei test di laboratorio
Nel modello da banco usato dai ricercatori, il design Lily ha ottenuto una riduzione del 32% della resistenza idraulica e un aumento del 30% della portata rispetto a uno stent double-pigtail commerciale. Sono dati importanti perché riguardano la funzione principale del dispositivo: drenare più efficacemente il fluido dalla cavità.
Il team ha anche osservato una maggiore flessibilità rispetto al dispositivo commerciale in polietilene usato come confronto. La flessibilità è un parametro da non sottovalutare, perché uno stent troppo rigido può risultare meno tollerabile, può esercitare pressioni indesiderate sui tessuti e può adattarsi peggio a geometrie anatomiche variabili.
Sono stati condotti anche test animali di breve durata per valutare la risposta dei tessuti al materiale impiantato. Secondo quanto riportato dai ricercatori, il tessuto circostante non ha mostrato differenze significative rispetto al materiale standard in polietilene. Questo è un primo segnale utile, ma non basta per parlare di impiego clinico. Servono studi preclinici più ampi, valutazioni di durata, analisi di sicurezza e un percorso regolatorio completo.
Chi ha lavorato al progetto
Lo studio è firmato da Parima Phowarasoontorn, Yongbin Ko, Juan S. Barajas-Gamboa, Juan P. Pantoja, Oraib Al-Ketan, Mohamed Ali, Sungyun Sohn, Heba Tageldeen Naser, Abdel-Hameed Dabbour, Batoul Khlaifat, Ahmed AlZubaidi, Carlos Abril Vega, John Rodriguez, Matthew Kroh e Khalil B. Ramadi.
Le affiliazioni coinvolgono New York University Abu Dhabi, NYU Tandon School of Engineering, NYU Langone Health, NYU Grossman School of Medicine, Cleveland Clinic Abu Dhabi, Cleveland Clinic negli Stati Uniti e Khalifa University. Sul fronte dei materiali e delle tecnologie di prototipazione compare Formlabs, attraverso l’uso della resina Flexible 80A nella realizzazione SLA dei prototipi.
La pubblicazione scientifica è uscita su Advanced Healthcare Materials, rivista del gruppo Wiley. Il titolo dello studio è “Enhanced Endoscopic Internal Drainage of Gastric Abscess Through Additively Manufactured Stents”.
Perché questo progetto interessa anche la stampa 3D
Per il settore della manifattura additiva, il caso è interessante perché mostra una funzione spesso sottovalutata della stampa 3D medicale: non soltanto produrre dispositivi personalizzati, ma permettere una progettazione più libera della funzione.
In molte applicazioni mediche si parla di stampa 3D perché consente di adattare un impianto al paziente. Qui il discorso è leggermente diverso. Il Lily stent nasce da una geometria ottimizzata per il flusso, con la possibilità futura di arrivare anche a versioni personalizzate. La personalizzazione non riguarda solo la misura esterna del dispositivo, ma la sua capacità di drenare in base alla forma della cavità, al tipo di fluido e allo spazio disponibile.
Questo sposta l’attenzione dalla domanda “posso stampare questo pezzo?” alla domanda più utile: “posso progettare una geometria che prima non avrei potuto testare con la stessa rapidità?”. Nel Lily stent, la stampa 3D è un mezzo per esplorare forme funzionali, non un’etichetta tecnologica.
Non è ancora un dispositivo pronto per l’uso clinico
Il Lily stent resta un prototipo di ricerca. I risultati pubblicati derivano da simulazioni, modelli di laboratorio e valutazioni precliniche iniziali. Prima di un eventuale impiego nei pazienti serviranno prove più estese, confronto con più dispositivi commerciali, valutazioni su tempi lunghi, verifiche di sterilizzazione, biocompatibilità, stabilità del materiale, facilità di posizionamento endoscopico e compatibilità con i requisiti regolatori.
Va anche chiarito che la resina usata per i prototipi non equivale automaticamente a un materiale approvato per un dispositivo impiantabile definitivo. Nel passaggio dal laboratorio al prodotto clinico, materiale, processo, pulizia, sterilizzazione, confezionamento e controllo qualità diventano parte del dispositivo tanto quanto la geometria.
Un piccolo componente, molte implicazioni progettuali
Il caso del Lily stent mostra come anche un dispositivo apparentemente semplice, un piccolo tubo per drenare una cavità, possa essere ripensato intervenendo sulla forma. L’innovazione non sta nell’aggiungere elettronica, sensori o materiali esotici, ma nel capire meglio il rapporto tra fluido, tessuto e geometria.
Per la medicina interventistica questo approccio può aprire sviluppi in altri ambiti in cui il drenaggio di raccolte biologiche è complesso. Per la stampa 3D, invece, è un esempio concreto di come la progettazione computazionale e la produzione additiva possano lavorare insieme: la prima individua la forma, la seconda la rende testabile in tempi rapidi.
Il Lily stent non sostituisce oggi gli stent già in uso, ma indica una direzione di lavoro: dispositivi medicali meno generici, progettati attorno alla funzione reale che devono svolgere e non soltanto attorno alla forma più facile da produrre.
