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Produzione additiva nel campo medicale e odontoiatrico

Questo articolo mira a mettere in luce la produzione additiva applicata ai campi della medicina e dell'odontoiatria e i suoi recenti progressi.

In campo medico e dentistico, ogni paziente ha problemi e soluzioni personalizzate. Questo è il motivo per cui sono spesso richieste forti customizzazioni e precisione. E quando si tratta di soluzioni e trattamenti ad hoc, non esiste altra tecnologia manifatturiera all’altezza come la produzione additiva. La stampa 3D, infatti, fornisce opzioni, soluzioni e strumenti localizzati per affrontare le varie problematiche che il mondo sta attraversando, come la pandemia da COVID-19.

Perchè usare la produzione additiva nei campi medicali e dentali?

Biocompatibilità

Ci sono molti materiali biocompatibili disponibili con la stampa 3D. Questo vuol dire che non sono reattivi quando esposti ad un sistema biologico; requisito fondamentale se si parla di impianti, protesi, dentiere ecc., che necessariamente entrano in contatto con i tessuti umani.Lo standard internazionale per il test dei dispositivi, ISO 10993, fornisce informazioni su come i materiali biocompatibili possono essere testati e utilizzati come parte di una più ampia strategia di gestione e riduzione del rischio. La qualificazione di questi test assicura che i materiali non siano nocivi al contatto, non tossici o che non causino irritazioni alla pelle.

Sterilizzabilità

La sterilizzazione rende una parte o un dispositivo esente da batteri e virus, ecc. Molti materiali come l’ABS 30i sono sterilizzabili mediante diversi metodi, come la sterilizzazione con radiazioni gamma e tramite alcol. Ciò rende la produzione additiva il modo migliore ed economico per produrre parti sterilizzate.

Bio-usabilità

Oltre ad essere biocompatibili, le parti di ricambio come protesi, dentiere e impianti devono anche possedere proprietà fisiche simili alle parti originali del corpo. Ad esempio, una sostituzione ossea o una parte articolare deve essere rigida e in grado di resistere a un’elevata compressione e alla fatica. Molti materiali adatti all’industria medica come il titanio servono esattamente a questo e sono personalizzati in base al paziente con l’aiuto della produzione additiva.

Personalizzazione

Non ci sono due pazienti uguali. Ad esempio, anche in uno stesso paziente, l’orecchio sinistro differisce da quello destro per dimensioni e forma. Non esiste un apparecchio acustico di una dimensione adatta comodo per tutti. Questo dimostra la necessità di personalizzazione che è il principale vantaggio della produzione additiva. Il Carbon DLS è infatti in grado di produrre parti altamente precise con elastomeri morbidi che possono entrare nell’orecchio di un paziente.

Prototipazione

La produzione additiva è nota per le sue capacità di prototipazione rapida che sono ampiamente utilizzate nell’industria medica e dentale. Che si tratti di modelli della mascella o delle ginocchia di un paziente, i medici hanno un modello a grandezza naturale sul quale discutere invece di una radiografia 2D o una scansione.

L’altro vantaggio è che i dati di un paziente specifico possono essere archiviati sotto forma di modelli CAD. Questi aiutano molto nella preparazione di impianti specifici per il paziente e, particolarmente in odontoiatria, ciò aiuta a replicare la forma e le dimensioni esatte dei denti.

Applicazioni della stampa 3D in medicina e odontoiatria 

Protesi e ortesi economiche e convenienti

In un solo anno si verificano molti incidenti che causano molte perdite di arti. Ma sebbene il processo di acquisto delle protesi sia abbastanza semplice, rimane piuttosto caro. L’avvento della produzione additiva in questo campo ha trasformato il costoso compito della progettazione di una protesi adatta e la sua produzione in un’opzione conveniente e accessibile.

La stampa 3D ha reso l’analisi, la progettazione e la produzione di una protesi specifica per il paziente molto più semplici e sta diventando una toccasana per tanti. Vale lo stesso discorso anche in odontoiatria: è molto più semplice analizzare una mascella e i suoi denti ricreandoli al CAD, e in seguito con la stampa 3D.

Example of a revolutionary prosthetics created by Prosfit (Image credit: HP)
Esempio di una protesi rivoluzionaria creata da Prosfit (Credito d’immagine: HP)

Stampa interna e prototipazione rapida

Una stampante 3D inserita in ospedale o in una struttura di ricerca aiuta a stimolare l’innovazione e a migliorare il trattamento permettendo maggiori revisioni della progettazione e di stampa molto più velocemente ed economicamente. È più facile per i tirocinanti e gli studenti di medicina/odontoiatria capire ed apprendere in casi complessi attraverso un modello reale rispetto a schemi in 2D.

Biostampa 3D e ingegneria dei tessuti

Se un organo è danneggiato e necessita di cure, esse possono essere eseguite con l’aiuto di organi donati, autoinnesti o innesti di un tessuto prelevato da una posizione diversa e posizionato in quella danneggiata. Questa è una parte dell’ingegneria dei tessuti.

In futuro, la stampa 3D potrà rivoluzionare questo processo sostituendo il metodo degli innesti e stampando con materiale compatibile permettendo di salvare molte vite. Dalle strutture cellulari alle sostituzioni del cranio, c’è un segmento molto ampio e i ricercatori ci stanno lavorando per renderlo un’opzione praticabile con un grande potenziale in futuro.

The concept of 3D bioprinting(Image: Science Direct)
Il concetto della biostampa 3D (Immagine: Science Direct)

Presentazione della produzione additiva nell’industria medica e dentale

ApplicazioneProcessoMaterialeCaratteristicheEsempi
ProtesiSLS, MJFNylon PA 12Robusto, flessibile, molto resistente alla trazioneProtesi di gambe, arti
Medical Attrezzature medicheFDMABS M30iBiocompatibile, sterilizzabile, altamente resistente agliModelli anatomici dettagliati, protesi
Impronte, prototipiFDMPC ISO, ULTEM 1010Resistente al calore e agliStampi di parti del corpi, dime chirurgiche personalizzate
Carichi pesanti e presenza di caloreFDMPPSFResistente al calore e agli agenti chimiciProtesi, prototipi
IndossabiliCarbon DLSSIL 30Elastomero flessibile resistente al calore, e alla lacerazioneMaschere di respirazione, impianti
Protesi ortopediche personalizzateDMLSTitanio (Ti6Al4V)Rigido, resistente alla corrosione, termicamente, non reattivoArticolazioni del ginocchio e protesi ossee
Impianti dentali e ortopediciDMLSCromo cobalto (CoCr28Mo6)Resistente al calore, alla corrosione, all’usura e agli agenti chimiciDenti, articolazioni e sostituzioni ossee
Utensili chirurgiciDMLSAcciaio inox (17-4PH)Resistente al calore, economicoBisturi chirurgici, vassoi

Conclusione

In Xometry Europa offriamo servizi di stampa 3D veloci, affidabili e altamente accurati per materiali termoplastici, elastomeri e metalli che sono di enorme beneficio per l’industria medica. Offriamo anche varie operazioni di post-elaborazione per garantire la massima qualità.

Indipendentemente dalla quantità, precisione, complessità e tempi di consegna richiesti, abbiamo sempre la capacità produttiva di fornitura. Accedete alla nostra piattaforma di preventivo istantaneo per caricare i vostri modelli e ricevere un preventivo in pochi secondi, completamente gratuito.

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