Un passo avanti verso impianti acustici a base di collagene in stampa tridimensionale
L’ipoacusia conduttiva è una patologia legata a difetti o traumi dell’orecchio medio, che colpisce oltre il 5 % della popolazione mondiale e più del 15 % delle persone anziane. Con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto COLLHEAR ha sviluppato un nuovo impianto acustico stampabile per sostituire le piccole ossa dell’orecchio medio, anche note come ossicini. «Ho voluto ripensare la progettazione delle protesi», afferma il ricercatore principale Mario Milazzo, che si è prefisso di definire nuove forme geometriche, realizzate in collagene, ottimizzate in termini di prestazioni e volte a soddisfare l’esigenza di tecnologie di produzione tridimensionali. «Le attuali tecnologie di produzione per gli impianti dell’orecchio medio non hanno valutato come opzione sostenibile la stampa 3D che, invece, ritengo può consentire le migliori soluzioni protesiche in termini di forma e funzionalità», spiega Milazzo.
Apparecchi acustici di prossima generazione
Milazzo, che lavora presso la Scuola universitaria superiore Sant’Anna, ha stampato dei prototipi presso il Massachusetts Institute of Technology (MIT) e l’Università Tufts degli Stati Uniti, dove è stata condotta una parte del progetto. Il processo di stampa tridimensionale ha presentato molte sfide. «I dispositivi sono di piccole dimensioni e la stampa nell’ordine di grandezza dei millimetri può essere difficoltosa. La scelta dei corretti parametri di produzione è complessa», osserva Milazzo. Le protesi sono realizzate in collagene di tipo 1 e idrossiapatite, una forma minerale di calcio presente in natura. «Si tratta dei componenti naturali delle ossa», spiega Milazzo. Inoltre, la stampa di questi materiali è stata problematica: «Non è stato facile mettere a punto la densità e la viscosità del composito per realizzare una stampa tridimensionale affidabile», aggiunge. Tuttavia, il ricercatore è riuscito a proseguire e a testare le protesi sulle ossa temporali umane. «A causa di questioni amministrative ed etiche, le protesi non sono state ancora applicate realmente ai pazienti, nonostante sia proprio questo il mio stimolante obiettivo finale.»
Prestazioni
I risultati sono stati promettenti: la valutazione meccano-acustica ha dimostrato prestazioni paragonabili a quelle delle protesi in commercio. «Ma il nostro dispositivo presta il vantaggio di essere realizzato in un materiale più compatibile», afferma Milazzo. Ciò dovrebbe rendere gli impianti meno soggetti al rigetto. Per verificarlo, Milazzo ha posizionato gli impianti stampati in un bioreattore, un componente dell’apparecchio capace di riprodurre determinate condizioni fisico-chimiche che simulano l’ambiente di destinazione finale in cui sarà utilizzata la protesi. «Mi sono avvalso di un bioreattore precedentemente progettato da alcuni dei miei collaboratori italiani, che ho personalizzato per questa specifica applicazione», aggiunge Milazzo. I test hanno mostrato la capacità del dispositivo di ospitare cellule epiteliali e mesenchimali sulle superfici della protesi: un risultato incoraggiante che apre la strada a un futuro entusiasmante per gli studi in vivo. Le attività legate a modellizzazione, fabbricazione e valutazione meccano-acustica si sono svolte negli Stati Uniti, con il coinvolgimento del MIT, dell’Università Tufts e del Massachusetts Eye and Ear, un istituto affiliato all’Università di Harvard. La valutazione biologica è stata condotta in Italia, tra la Scuola universitaria superiore Sant’Anna e l’Università di Pisa.
Prossime fasi
Milazzo sta oggi discutendo attivamente nuove opportunità di finanziamento con i partner del progetto e con i medici specialisti del distretto testa-collo, al fine di contribuire ulteriormente nel campo delle micro-protesi. «Sicuramente, la borsa di ricerca Marie Curie mi ha concesso la possibilità di ampliare l’orizzonte della mia ricerca in termini di conoscenze e competenze, nonché di incontrare e collaborare con i migliori scienziati nel mondo, che hanno contribuito profondamente alla mia crescita personale e scientifica.»
Parole chiave
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