In una prima mondiale, I ricercatori australiani hanno sfruttato il potere dei diamanti in una svolta che potrebbe portare a miglioramenti radicali nel modo in cui i corpi umani accettano gli impianti biomedici.

I ricercatori della RMIT University hanno per la prima volta rivestito con successo impianti in titanio stampati in 3D con diamante.

Lo sviluppo è il primo passo verso impianti di diamanti stampati in 3D per usi biomedici e ortopedici, procedure chirurgiche che coinvolgono il sistema muscolo-scheletrico umano.

Mentre il titanio offre un veloce, materiale accurato e affidabile per impianti di grado medico e specifici per il paziente, i nostri corpi a volte possono rifiutare questo materiale.

Ciò è dovuto a composti chimici sul titanio, che impediscono ai tessuti e alle ossa di interagire efficacemente con gli impianti biomedici. Il diamante sintetico fornisce una soluzione economica a questo problema.

La svolta è stata fatta dall'ingegnere biomedico Dr Kate Fox e dal suo team presso la School of Engineering di RMIT.

"Attualmente il gold standard per gli impianti medici è il titanio, ma troppo spesso gli impianti in titanio non interagiscono con il nostro corpo nel modo in cui ne abbiamo bisogno, " ha detto Volpe.

"Per ovviare a questo, abbiamo utilizzato il diamante su scaffold 3D per creare un rivestimento superficiale che aderisca meglio alle cellule che si trovano comunemente nei mammiferi.

"Stiamo usando nanodiamanti di detonazione per creare il rivestimento, che sono più economici della polvere di titanio.

"Questo rivestimento non solo promuove un migliore attaccamento cellulare al sottostante strato di diamante-titanio, ma ha incoraggiato la proliferazione delle cellule di mammifero. Il diamante migliora l'integrazione tra l'osso vivente e l'impianto artificiale, e riduce l'attaccamento batterico per un lungo periodo di tempo.

"Non solo il nostro rivestimento diamantato potrebbe portare a una migliore biocompatibilità per gli impianti stampati in 3D, ma potrebbe anche migliorarne l'usura e la resistenza. È un biomateriale eccezionale".

La svolta è stata resa possibile dai recenti progressi nella stampa 3D di scaffold in titanio presso l'Advanced Manufacturing Precinct di RMIT. Il rivestimento viene creato tramite un processo al plasma a microonde presso il Melbourne Centre for Nanofabrication. Gli scaffold in titanio e il diamante sono combinati per creare il biomateriale.

"Ci vorranno diversi anni prima che una tecnologia come questa venga lanciata, e ci sono molti passi da fare finché non lo vediamo disponibile per i pazienti, " ha detto Fox. "Ma quello che abbiamo fatto è stato fare il primo passo cruciale in un viaggio lungo e potenzialmente incredibile".

PhD ricercatore Aaqil Rifai, chi sta lavorando alla nuova tecnologia con Fox, detto diamante è così efficace perché il carbonio è un componente importante del corpo umano.

"Il carbonio ha un incredibile livello di biocompatibilità, "Rifai ha detto. "Il nostro corpo accetta prontamente e prospera sul diamante come piattaforma per l'interfacciamento di materiali complessi".

Oltre all'ortopedia, il diamante è stato utilizzato anche per rivestire stent cardiovascolari - tubi che aiutano a mantenere aperte le arterie del cuore - e sulle articolazioni, così come in bionica e protesi.

Per adesso, i ricercatori si stanno concentrando su come la tecnologia può essere utilizzata per l'ortopedia.

"La stampa 3D è una rivoluzione rivoluzionaria nell'era moderna. Con la stampa 3D possiamo progettare impianti specifici per il paziente di grado medico. La tecnologia è veloce, accurato, affidabile e consente di risparmiare tempo di lavoro, " ha detto Rifai.

"La scalabilità della stampa 3D sta crescendo rapidamente, quindi possiamo aspettarci che i rivestimenti diamantati diventino comuni in ortopedia nel prossimo futuro".

La svolta è stata segnalata in Materiali e interfacce applicati ACS e ha coinvolto ricercatori di una serie di discipline presso l'RMIT e altre università australiane.