Il restringimento della trachea o dei bronchi principali a causa di lesioni o malattie può finire molto male. Se i pazienti bevono poca aria, ossigeno, rischiano di soffocare e spesso hanno bisogno di assistenza medica il più rapidamente possibile.

I chirurghi inseriscono stent in silicone o metallo utilizzabili dal punto di vista medico come modo per trattare questi pazienti. Sebbene portino rapidamente sollievo, gli impianti presentano anche degli svantaggi:gli stent metallici devono essere rimossi chirurgicamente con un certo sforzo, che è un peso per i pazienti, mentre gli stent in silicone spesso migrano lontano dal sito di inserimento. La ragione di ciò è che gli impianti non sono adattati all'anatomia del paziente.

Un team di ricerca del Politecnico di Zurigo, composto da membri dei gruppi Materiali complessi e Formulazione e somministrazione di farmaci, ha ora sviluppato uno stent per le vie aeree insieme a ricercatori dell'Ospedale universitario di Zurigo e dell'Università di Zurigo; è su misura per i pazienti e bioriassorbibile, (cioè., si dissolve gradualmente degrada dopo l'impianto). Questi stent sono prodotti utilizzando un processo di stampa 3D noto come digital light processing (DLP) e resine fotosensibili appositamente adattate a questo scopo.

Primo, i ricercatori creano un'immagine di tomografia computerizzata di una sezione specifica delle vie aeree. Basato su questo, sviluppano un modello digitale 3D dello stent. I dati vengono quindi trasferiti alla stampante DLP, che produce lo stent personalizzato strato per strato.

Nel processo DLP, una piattaforma di costruzione è immersa in un serbatoio pieno di resina. La piattaforma viene quindi esposta alla luce UV nei punti desiderati secondo il modello digitale. Dove la luce colpisce la resina, si indurisce. La piattaforma si abbassa leggermente e lo strato successivo viene esposto alla luce. In questo modo, l'oggetto desiderato viene creato strato per strato.

Resina speciale sviluppata

Fino ad ora, La tecnologia DLP potrebbe produrre solo oggetti rigidi e fragili utilizzando materiali biodegradabili. I ricercatori dell'ETH, perciò, ha sviluppato una resina speciale che diventa elastica dopo l'esposizione alla luce.

Questa resina si basa su due diversi macromonomeri. Le proprietà del materiale dell'oggetto prodotto con esso possono essere controllate dalla lunghezza (peso molecolare) dei macromonomeri utilizzati e dal loro rapporto di miscelazione, come dimostrano i ricercatori nel loro ultimo studio in Progressi scientifici .

Non appena la luce UV colpisce la resina, i monomeri si legano tra loro e formano una rete polimerica. Poiché la resina di nuova concezione è troppo viscosa a temperatura ambiente, i ricercatori hanno dovuto elaborarlo a temperature comprese tra 70 e 90 gradi Celsius.

I ricercatori hanno prodotto diverse resine con diversi monomeri e hanno testato i prototipi che ne hanno ricavato per vedere se il materiale è compatibile con le cellule e biodegradabile. Hanno anche testato i prototipi per l'elasticità e per le sollecitazioni meccaniche come compressione e tensione.

Finalmente, gli scienziati hanno utilizzato il materiale con le proprietà desiderate per realizzare stent, che sono stati testati sui conigli.

L'inserimento degli stent richiedeva anche uno strumento speciale, poiché gli oggetti stampati in 3D devono essere consegnati piegati. Ciò richiede che gli impianti iThe non possano essere piegati o schiacciati nella direzione sbagliata e che debbano dispiegarsi perfettamente nel sito di installazione.

I ricercatori hanno incluso l'oro nella struttura dello stent per facilitare l'uso dell'imaging medico per tracciare la sua posizione durante l'inserimento. Questo rende lo stent più robusto, ma non cambia la sua tollerabilità.

test di successo, buone prospettive

I test sui conigli condotti dal gruppo di ricerca di Daniel Franzen, medico senior presso il reparto di pneumologia dell'ospedale universitario di Zurigo, e la facoltà di Vetsuisse hanno avuto successo. I ricercatori sono stati in grado di dimostrare che gli impianti sono biocompatibili e che vengono assorbiti dall'organismo dopo sei-sette settimane. Dieci settimane dopo l'impianto, lo stent non era più visibile sulle immagini a raggi X. Inoltre, gli stent inseriti generalmente non si sono spostati dal loro sito di inserimento.

"Questo promettente sviluppo apre prospettive per la produzione rapida di impianti e dispositivi medici personalizzati che devono essere molto precisi, elastico e degradabile nel corpo, "dice Jean-Christophe Leroux, Professore di Formulazione e somministrazione di farmaci all'ETH di Zurigo. Ulteriori ricerche si concentreranno sul rendere l'inserimento degli stent il più delicato possibile.

Per di più, i processi devono essere progettati in modo tale che la produzione sia possibile nel punto di utilizzo, o almeno comporterebbe filiere corte. Il processo è ancora su scala di laboratorio. "Però, produrre tali stent su larga scala è un'impresa complessa che dobbiamo ancora studiare meglio, "dice André Studart, capo del Complex Materials Group dell'ETH. Però, dice che la tecnica può essere trasferita relativamente facilmente ad applicazioni mediche simili. "Si spera quindi che sia solo una questione di tempo prima che la nostra soluzione trovi la sua strada nella clinica, "dice il professore.

Lo studio è pubblicato su Progressi scientifici .