Disturbi del movimento e stampa 3D: nuovo traguardo nella chirurgia

Girare un caffè fumante. Inviare un sms. Chiacchierare o fare una passeggiata. Gesti semplici risultano difficili per un malato di Parkinson. La quotidianità e le relazioni vengono compromesse e la malattia prende il posto della vita da vivere.  Al momento, per una malattia cronica e neurodegenerativa come il Parkinson,  una cura risolutrice è, purtroppo, solo una speranza. L’avanzare del morbo causa modificazioni a livello cerebrale che portano i pazienti a non rispondere più al trattamento farmacologico in atto. Inoltre, i farmaci utilizzati possono produrre effetti collaterali gravi, come disturbi ossessivo-compulsivi e dipendenza dal gioco.

Dal momento che il Parkinson è caratterizzato da un’alterazione fisica specifica, risulta prestarsi bene al trattamento chirurgico. La malattia, infatti, altera il circuito motorio che collega i vari nuclei del cervello, impedendo la corretta elaborazione delle informazioni che consentono i movimenti. Alcuni di questi nuclei si trovano in uno stato di eccessiva eccitazione. La conseguenza? La normale attività motoria volontaria e automatica è impedita e compaiono tremori, rigidità e bradicinesia.

Attraverso la stimolazione cerebrale profonda (DBS) è possibile riportare i nuclei interessati alla normalità. Questa tecnica prevede l’inserimento chirurgico di un sottile elettrocatetere nel subtalamo, che viene collegato, attraverso un’estensione, a una sorta di pacemaker, posto sotto cute.

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Chiaramente, trattandosi di un impianto cerebrale, tra le conseguenze più temibili troviamo l’eventuale rigetto. Cavi, resistori, condensatori e batterie sono visti come intrusi dall’organismo e pertanto respinti dal sistema immunitario. E’ per questo che la ricerca nel campo della DBS punta a sviluppare dispositivi biocompatibili.

Il materiale a cui si è pensato sin dall’inizio è stato il silicone. La sua natura inerte, l’elasticità e la resilienza lo rendono funzionale al massimo. Ciò che ha messo in difficoltà i ricercatori è stato trovare un metodo di applicazione altrettanto efficace per il materiale. L’idea di incapsulare i dispositivi nel silicone risulta buona ma nella pratica complicata. Se da un lato immergere i dispositivi nel silicone è molto economico, dall’altro non genera un rivestimento sufficientemente controllato. La produzione di stampi, invece, consente di avere controllo sulle capsule, ma ha costi eccessivi e non rende la cura a tutti accessibile. Questi i problemi dei ricercatori, fino ad oggi.

Un recente documento pubblicato durante l’International Design Technology Conference, in Australia, ha mostrato un nuovo approccio per la creazione di capsule in silicone che prevede l’impiego di stampanti 3D.

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“Più materiali

[possono essere] inseriti utilizzando siringhe che si muovono in tre dimensioni. Viene applicata pressione alle siringhe, che poi depositano un filamento di materiale. Filamenti paralleli vengono stampati in un unico strato. Per lo strato successivo, la direzione dei fili viene invertita al centro dell’oggetto, creando una maglia con buone proprietà meccaniche e porosità definita matematicamente. Le caratteristiche di questo metodo sono l’elevata precisione di movimento tramite un sistema di posizionamento a tre assi, la stampa di ben cinque celle per ogni pezzo, l’elevata flessibilità nella scelta dei materiali, la velocità di stampa, la produzione su larga scala e il design interno della struttura flessibile.”

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Le parole dei ricercatori della Deakin University e della Mayo Clinic, curatori del progetto, la dicono lunga sulle potenzialità di questo nuovo approccio. Se poi a tutte queste caratteristiche di tipo funzionale aggiungiamo il costo contenuto, il progetto risulta avere tutte le carte in regola! Le prime capsule sono state modellate con SolidWorks e stampate in silicone commerciale. Successivamente è stata testata la qualità di tenuta dei prodotti immergendoli in acqua. Dai primi esperimenti sono emerse le ottime prestazioni del materiale e delle strutture. Altri test devono essere effettuati per confermare la possibilità di impiego dei nuovi rivestimenti. Essendo la DBS impiegata non solo per la cura del Parkinson ma anche per il trattamento della sclerosi multipla e degli altri disturbi del movimento, avere a disposizione device sicuri perché biocompatibili farebbe tirare un sospiro di sollievo. Chiaramente la ricerca non si ferma, il passo successivo consiste nell’affinare i modelli per le capsule. Ancora una volta, la stampa 3D ha risposto a esigenze biomedicali ben specifiche. Ancora una volta lo ha fatto in maniera efficace e low-cost. Ancora una volta ha aperto la strada ad una medicina non elitaria, ma alla portata di tutti. Perché, in fondo, girare un caffè, passeggiare o chiacchierare deve appartenere a chiunque.

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Andrea La Frazia

Andrea La Frazia

Biomedical Engineering student at the Federico II University in Naples, as a child falls in love with science. The desire to "cure with engineering" naturally leads to the University choice. Recognizing the enormous potential of 3D printing in the biomedical field and sharing the joy of making this technology available to everyone, enthusiastically joins the Open BioMedical Initiative community.
Andrea La Frazia
2016-10-19T10:06:12+00:00 December 14th, 2015|Italian, OBMinitiative|0 Comments

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