La stampa 3D risveglia un rinnovato interesse per le valvole cardiache polimeriche per il trattamento specifico del paziente
Gli autori Charles D. Resor e Deepak L Batte esaminano il recente lavoro di André R. Studart e dei suoi co-ricercatori nella creazione di valvole cardiache artificiali tramite stampa 3D. Le loro scoperte sono delineate nel loro articolo recentemente pubblicato, ” Valvole cardiache polimeriche: ritorno al futuro? ‘Insieme a questo è il lavoro precedentemente svolto da Studart, et al. prevalentemente indicato in ” Protesi valvolare per il cuore bioinspirate prodotte dalla fabbricazione di additivi al silicone “.
Mentre gli autori discutono della continua progressione delle valvole cardiache e delle sostituzioni, evidenziano il lavoro di Studart e dei suoi co-ricercatori, nella loro creazione di una valvola cardiaca polimerica a base di silicone, che riporta alle tendenze mediche a partire dagli anni ’60. Impiegando alcuni dei classici vantaggi della stampa 3D, gli scienziati medici hanno fabbricato un prototipo con uno stent polimerico crimpabile specifico per il paziente usando metodi decisamente più moderni.
Oggi, la maggior parte delle valvole cardiache come protesi sono meccaniche o “biprotesiche”, che è il tipo più preferito (che costituisce dall’80 al 90 percento delle sostituzioni delle valvole aortiche negli Stati Uniti), solitamente costituito da valvole di tessuto xenotrapianto.
“Ora con l’avanzamento della sostituzione transcatetere della valvola aortica (TAVR), in cui la valvola aortica viene sostituita tramite una valvola a crimpare basata su catetere attraverso, in genere, l’approccio arterioso femorale piuttosto che attraverso la chirurgia cardiaca aperta, le valvole bioprotesiche ora rappresentano un valore maggiore di Il 90% di tutte le protesi nella posizione aortica in alcuni paesi, una percentuale che probabilmente aumenterà con i dati TAVR più recenti e una maggiore disponibilità della procedura ”, affermano i ricercatori.
Storicamente, le valvole precedenti sono state create con una varietà di materiali per includere silicone, poliuretano e altri polimeri, solo per affrontare il fallimento strutturalmente o nel causare calcificazione o trombosi. Anche con l’enorme quantità di progressi compiuti di recente nella creazione di valvole cardiache protesiche, ci sono state continue sfide nella produzione di una “valvola durevole, resistente ai trombi”, che gli scienziati affermano che sarebbe meglio con un approccio basato su catetere. Poiché la sintesi dei polimeri è stata perfezionata nel tempo, includere una promessa realistica per valvole crimpabili – i polimeri sono diventati più interessanti nel complesso nella produzione di valvole – sia autonomi che come scaffold.
Il prototipo è un prototipo di valvola “impressionante” che ha l’ulteriore vantaggio di consentire un trattamento specifico per il paziente – un’onda del futuro in medicina e sicuramente più di una tendenza in quanto elimina tanti problemi che derivano dal precedente necessità della cultura unica. Con la possibilità di creare modelli direttamente dalle scansioni 3D o, in altri casi, di creare impianti carichi di cellule staminali da un paziente, le complicanze sono sostanzialmente ridotte, il che significa risultati complessivamente molto migliori.
Sebbene le valutazioni “in vitro” siano promettenti, richiedono ulteriori test, soprattutto a causa di ricerche precedenti sulle limitazioni relative alle valvole polimeriche.
“Altri gruppi hanno riferito che le valvole polimeriche raggiungono gli standard minimi ISO per i test delle valvole in vitro e resta da vedere se il silicone o un polimero più recente producono il materiale ottimale della valvola. In un lavoro potenzialmente complementare, le valvole ingegnerizzate per tessuti hanno raggiunto lo stadio di successo dell’impianto di un animale, sebbene persistano seri dubbi sulla durabilità “, hanno concluso i ricercatori. “Resta da vedere se i montanti di valvole stent polimeriche o volantini di valvole come questi possono integrare le valvole ingegnerizzate.
“Il campo delle valvole cardiache polimeriche e ingegnerizzate è stato a lungo promettente. I limiti noti delle attuali valvole bioprotesiche e meccaniche hanno ispirato una ricerca approfondita con queste alternative, ma l’impressionante scienza dietro di loro rimane a livello di test sul banco e sugli animali. “
Gli impianti stampati in 3D, i modelli e i prototipi medici hanno dato enorme valore al campo medico — e su così tanti livelli — dai vantaggi ai pazienti con più opzioni per trattamenti specifici e diagnosi migliori, per gli studenti di medicina da praticare e per i chirurghi che parlano con i pazienti e le loro famiglie e per descrivere le procedure nell’educazione preoperatoria , oltre a poter utilizzare i modelli come strumenti di pianificazione chirurgica . Cosa ne pensi di questa notizia? Fateci sapere i vostri pensieri! Partecipa alla discussione su questo e altri argomenti sulla stampa 3D su 3DPrintBoard.com .
(A) Progettazione biologica di volantini nativi che mostrano l’allineamento delle fibre attraverso il volantino. Ridisegnato da Soren.35 (B e C) Il rilassamento delle fibre di elastina e il raggruppamento di collagene durante la sistole (B) e l’allungamento delle fibre di elastina e dei fasci di fibre di collagene durante la diastole (C). Ridisegnato da Schoenand Levy.36 (D – F) Valvola cardiaca sintetica (D) con architettura del foglio illustrativo bioinspirata (E) e geometria (F) specifica del paziente della radice dell’aorta. Etichetta: (1) fibra di collagene; (2) fibra di elastina; (3) radice aortica; (4) fibra di silicone dura; (5) foglietto in silicone morbido. (Immagine tratta da ” Protesi per valvole cardiache bioispirate realizzate dalla produzione di additivi al silicone “) 
Processo di produzione additiva multi-materiale utilizzato per la fabbricazione di valvole cardiache in silicone personalizzate (A) Dopo aver ricostruito l’anatomia della radice aortica del ricevente dai dati CT / MRI, vengono progettati due supporti mandrino e stampati in 3D mediante stereoolitografia. (B) La valvola a forma di valvola Il mandrino I è montato nella configurazione di produzione additiva ibrida, per cui strati sottili di silicone morbido vengono spruzzati, generando i volantini. (C) I motivi di rinforzo rigidi sono progettati in CAD (progettazione assistita da computer) e stampati sui volantini spruzzati usando un sistema personalizzato stampante 3D non planare costruita (D ed E) I triangoli inter-leaflet personalizzati sono stampati per consentire geometrie specifiche del paziente (D). La parte stampata polimerizzata (Ei) è combinata con lo stampo poi negativo del mandrino II (Eii) a forma di radice per consentire una sovrastampatura del cappuccio sacrificale (rosa chiaro).Protesi per valvole cardiache bioispirate realizzate dalla produzione di additivi al silicone ‘) 
Flusso di lavoro di produzione di valvole sintetiche bio-ispirate (A) La radice aortica viene riprodotta mediante TC e convertita in una mesh digitale. (B) Vengono creati due mandrini: uno che rappresenta la superficie interna della valvola, l’altro corrispondente alla radice aortica misurata. (C) La valvola è praticamente posizionata nell’anatomia della radice aortica del paziente e i volantini sono costruiti per adattarsi alla geometria della radice. (D) Il mandrino della valvola viene spruzzato con un inchiostro di silicone morbido per creare i volantini reali. (E) Fibre di rinforzo e inter- i triangoli del volantino vengono stampati utilizzando la scrittura diretta a inchiostro. (F) Un cappuccio temporaneo che corrisponde alla geometria dell’aorta viene sovrastampato sulla valvola stampata e una struttura simile a uno stent viene stampata prima della rimozione del cappuccio (Immagine tratta da ” Protesi valvolare per bioinspirazioni cardiache” di Silicone Additive Manufacturing ‘)