L’applicazione del mese: scaffold stampati in 3D per ricostruire la mascella di un uomo

I ricercatori dell’Università del Queensland hanno compiuto un’impresa incredibile. I medici della scuola di odontoiatria hanno utilizzato con successo scaffold ossei stampati in 3D per aumentare l’osso alveolare in più fasi e ricostruire parte della mascella di un uomo australiano. La speranza è che il processo possa essere ottimizzato e utilizzato per un numero ancora maggiore di pazienti affetti da difetti ossei della mascella.

L’aumento graduale dell’osso alveolare, una procedura chirurgica per migliorare la forma e le dimensioni della cresta alveolare per impianti dentali o protesi, è una procedura impegnativa che, sebbene spesso abbia successo, può essere difficile. Secondo i ricercatori, infatti, non esiste attualmente un “approccio ideale”, anche se la rigenerazione ossea guidata (GBR) è la più comune.

L’uso della rigenerazione ossea guidata (GBR) presenta una serie di sfide, tra cui la necessità di modellare la membrana direttamente durante l’intervento e di rimuovere le strutture non riassorbibili in una seconda fase chirurgica. Sebbene la stampa 3D sia già stata utilizzata con successo per produrre reti personalizzate per rigenerare i difetti della cresta alveolare, queste strutture in titanio richiedono una successiva rimozione chirurgica. Il team ha quindi cercato di sviluppare una soluzione per superare queste limitazioni.

Il professor Saso Ivanovski della Scuola di Odontoiatria dell’Università del Queensland, che ha supervisionato la sperimentazione clinica, ha descritto il caso come un esempio concreto dell’uso sicuro ed efficace del 3D bioprinting e di un materiale biocompatibile. Ha spiegato: “In questo caso, lo scaffold ha sostenuto e incoraggiato la crescita di nuovo osso nella mascella di un uomo di 46 anni, consentendo l’inserimento sicuro di un impianto dentale”. Gli scaffold ossei sono fatti su misura per il paziente, rigenerano efficacemente l’osso mascellare e sono completamente riassorbibili, quindi non è necessario un ulteriore intervento chirurgico per rimuoverli”.

Ricostruzione della mascella con scaffold stampati in 3D

Per chi non è esperto di odontoiatria, cosa si intende per difetto della cresta alveolare? Il processo alveolare è la cresta ossea che protegge gli alveoli dentali sull’osso mascellare, assicurando che i denti siano fissati in posizione. Quando si verifica un difetto, diventa difficile mantenere denti sani o inserire impianti. L’aumento osseo, che si basa sull’uso di strutture (scaffold) per stimolare la crescita ossea nelle aree interessate, è il metodo di trattamento preferito per correggere i difetti di grandi dimensioni.

In questo caso, per un uomo di 46 anni, i grandi difetti orizzontali della sua mascella avrebbero reso difficile l’inserimento di un impianto dopo l’estrazione di un dente. Il paziente ha accettato quindi di utilizzare scaffold PCL stampati in 3D e progettati su misura per stimolare la crescita ossea nell’area interessata. Sebbene questo sia il primo caso di successo, fa parte di una sperimentazione clinica in corso dal gennaio 2022.

La creazione della struttura stampata in 3D specifica per il paziente è stata un processo minuzioso. In primo luogo, sono state effettuate scansioni intraorali e scansioni CBCT per ottenere una linea di base accurata. Questi dati sono stati poi utilizzati nel software di pianificazione degli impianti dentali per progettare un modello digitale dell’impianto. Il modello è stato esportato in formato STL e quindi perfezionato con il software Materialise 3-Matic Research 15.

La stampa 3D è stata eseguita in una struttura biosicura appositamente progettata per il progetto, utilizzando la stampante 3D Bioplotter® Developer Series di Desktop Health e il materiale PC08PCL di grado medico. Originariamente prodotta da EnvisionTEC, la biostampante 3D è stata integrata in Desktop Health dopo l’acquisizione da parte di Destop Metal nel 2022. La stampante funziona per estrusione, utilizzando una siringa Tecdia Arqué da 200 μm per lavorare il PCL a una temperatura di 110°C, una velocità di 1 mm/s e una pressione di 400 kPa. Una volta fabbricata, la struttura in PCL è stata impiantata e poi ricoperta con una membrana di collagene suino riassorbibile.

Ci sono voluti circa sei mesi perché la crescita ossea del paziente raggiungesse un livello sufficiente per consentire l’inserimento dell’impianto. Questo approccio ha portato a un guadagno osseo volumetrico di circa 364,69 ± 2,53 mm³, un aumento del 108,4% rispetto al difetto iniziale. Il recupero del paziente è stato semplice, con dolore e gonfiore minimi. Dopo questo successo, il team ha applicato il metodo ad altri nove pazienti.

Il dottor Reuben Staples, ingegnere biomedico a capo del progetto, conclude: “Il nostro team è il primo in Australia a produrre localmente impianti di scaffold ossei stampati in 3D sviluppati dall’università per la ricostruzione dentale in esperimenti sull’uomo, utilizzando il nostro sistema di gestione della qualità certificato. È conforme ai requisiti normativi australiani. Poiché il polimero sintetico di grado medico utilizzato è più conveniente rispetto alle alternative commerciali metalliche non riassorbibili attualmente disponibili, si tratta di un significativo passo avanti nel modo in cui la stampa 3D può essere utilizzata per creare soluzioni implantari ossee accessibili, sicure ed efficaci per ricostruire mascelle e denti per le persone che ne hanno bisogno. C’è ancora molto da fare in questo campo, ma è emozionante vedere questo successo”.

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