Stampa 3D di sostituti ossei
L’incredibile combinazione di proprietà mostrate dalle ossa naturali è fondamentalmente dovuta a una disposizione gerarchica della morbida proteina collagene e del rigido minerale idrossiapatite. Nonostante l’elevata necessità di materiali per la sostituzione delle ossa migliorati, riprodurre la struttura, funzione e proprietà di un osso reale è piuttosto complicato. Fare questo con materiali che non sono tossici per il tessuto vivente aggiunge un’altra sfida a un compito già difficile. I ricercatori finanziati dall’UE impegnati nel progetto VINDOBONA (Vinyl photopolymer development of bone replacement alternatives) hanno sviluppato dei materiali speciali che soddisfano tutte le necessità e sono in grado di essere modellati da una stampante 3D. Il team ha selezionato carbonati ed esteri di vinile fotoreattivi quali monomeri per la loro citotossicità eccezionalmente bassa in confronto ai convenzionali acrilati. La loro relativamente bassa reattività in confronto agli acrilati è stata superata con l’aggiunta di tioli. Inoltre, i prodotti della loro degradazione sono approvati dalla Food and Drug Administration negli Stati Uniti, e questo li rende dei candidati eccellenti per applicazioni biomediche. Gli scienziati di VINDOBONA hanno sintetizzato nuovi carbonati ed esteri di vinile. Essi hanno quindi testato la loro reattività sia come omopolimeri (formati solo da composti del vinile) che quando sono polimerizzati in un processo a una fase che sfrutta la loro eccezionale reattività assieme con i tioli alchilici. I test sulla citotossicità effettuati usando cellule staminali assieme ai test di degradazione sugli omopolimeri in vitro hanno confermato la loro biocompatibilità e stabilità. Le formulazioni copolimero estere-tiolo di vinile sono state ottimizzate per quanto riguarda resistenza agli impatti ed elasticità, e dei campioni rettangolari sono stati stampati mediante stereolitografia, una tecnologia di stampa 3D. Il materiale stampabile 3D appena sviluppato ha mostrato delle proprietà meccaniche simili a quelle dell’osso naturale, e ci si aspetta che il passo successivo siano dei nuovi modelli di test in vivo. Sono stati creati partenariati con diverse piccole e medie imprese europee interessate alla commercializzazione di questa tecnologia, spianando così la strada a sostituti ossei migliorati a costi inferiori per milioni di cittadini.
Parole chiave
Stampa 3D, osso, sostituti ossei, polimero, vinile, tioli
