Le applicazioni della stampa 3D nella lotta al cancro al seno

Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), nel 2020 nel mondo sono state 2,3 milioni le donne a cui è stato diagnosticato un tumore al seno. È il tumore più comune al mondo e una delle principali cause di morte per cancro nelle donne. Eppure, anche gli uomini soffrono di questo tipo di cancro (dallo 0,5% all’1% dei casi). Il 40% delle donne affette da cancro al seno deve inoltre sottoporsi a una mastectomia, cioè all’asportazione parziale o totale di un seno, per poter guarire. Tuttavia, solo il 20% di queste donne opta per la ricostruzione del seno, anche se spesso viene consigliata alle pazienti. Per sostenere la causa, ottobre è stato designato come mese della consapevolezza o della prevenzione del cancro al seno. In onore di questa ricorrenza, abbiamo raccolto i diversi modi in cui la stampa 3D può essere utilizzata per contribuire alla lotta contro il cancro al seno e al suo trattamento.

La tecnologia Tissue Derm di PLCOskin

La start-up biotecnologica coreana PLCOskin è nata come centro di ricerca aziendale dell’Università Yonsei. È specializzata nella ricostruzione dei tessuti molli con lo sviluppo di TissueDerm™. TissueDerm™ è un derma artificiale multifunzionale realizzato dalla combinazione di collagene animale e polimero artificiale e stampato in 3D. In chirurgia, TissueDerm™ viene utilizzato per ricostruire i tessuti molli difettosi, come i seni delle pazienti affette da cancro al seno. PLCOskin offre anche altre opzioni di trattamento per queste pazienti, come le coperture per protesi mammarie per la ricostruzione del seno. TissueDerm™ è un impianto artificiale sicuro che costa circa il 50% in meno rispetto ad altri prodotti presenti sul mercato e non ha effetti collaterali. Il materiale utilizzato ha un’eccellente biocompatibilità e un’elevata resistenza alla trazione, quindi non provoca infiammazioni nel corpo della paziente.

Crediti fotografici: PLCOSkin / Invest Korea

La protesi MATTISSE

Dopo 6 anni di ricerca e 12 brevetti, la Lattice Medical di Lille ha sviluppato una bioprotesi mammaria che combina stampa 3D, biomateriali e ingegneria tissutale. Chiamata MATTISSE, consiste in una protesi stampata in 3D che non solo fornisce il volume e la forma desiderati del seno, ma aiuta anche il tessuto a rigenerarsi. L’obiettivo è offrire una ricostruzione naturale del seno in un unico intervento a tutte le donne che ne hanno bisogno.

In concreto, la bioprotesi MATTISSE è costituita da biomateriali riassorbibili che consentono la rigenerazione del tessuto adiposo autologo; una volta impiantata, il tessuto si rigenera per 6 mesi e la protesi scompare naturalmente. Lattice Medical si è dotata di una flotta di stampanti 3D – più precisamente di macchine UltiMaker – situate in una camera bianca e rispondenti ai requisiti del settore medico. Alla fine del 2022, l’azienda francese ha annunciato l’inizio degli studi clinici, con l’obiettivo di ottenere il marchio CE per iniziare a commercializzare la sua bioprotesi in Europa.

Healshape

Fondata a Lione nel gennaio 2020, Healshape è una startup biomedica specializzata nella ricostruzione e nell’aumento del seno mediante bioprinting. L’azienda mira a “sviluppare soluzioni naturali per la ricostruzione del seno per ogni donna”, rivolgendosi al 40% dei 2,2 milioni di donne a cui è stato diagnosticato un cancro al seno e che necessitano di una mastectomia (2020). Come Lattice Medical, offre una bioprotesi completamente personalizzata, chiamata UR SHAPE, che è una “matrice naturale al 100% composta da materiali di origine biologica [stampabili in 3D] e riassorbibile” grazie all’uso di un inchiostro che facilita la rigenerazione del tessuto di ogni donna. Una volta impiantato, il medico può iniettare le cellule della paziente utilizzando il lipofilling. È quindi necessario un unico intervento. Queste cellule adotteranno poi la forma della bioprotesi e saranno in grado di ricostruire il tessuto mammario. Dopo alcuni mesi di lavoro, la protesi può riassorbirsi da sola, lasciando solo le cellule della paziente, che dovrebbe così essere in grado di recuperare il proprio seno. Nel 2023, l’azienda ha annunciato una partnership con l’Institut de Cancérologie de l’Ouest di Pays de la Loire, in Francia.

Le protesi mammarie personalizzate stampate in 3D dall’Università di Limerick

I ricercatori dell’Università di Limerick in Irlanda hanno annunciato quella che ritengono una “prima mondiale”: la creazione di protesi mammarie su misura per le donne sottoposte a mastectomia, utilizzando la scansione e la stampa 3D. Il servizio pilota, frutto della collaborazione tra l’Unità di Innovazione Rapida dell’Università di Limerick (UL), l’Unità di Cura del Seno Sintomatico dell’Ospedale Universitario di Limerick (UHL) e il Centro di Radiologia Oncologica Mid-Western della rete privata Mater, spera di migliorare la qualità della vita delle sopravvissute al cancro al seno. In sostanza, le donne sottoposte a mastectomia completa avranno accesso a protesi completamente personalizzate che saranno prodotte in loco, presso il punto di cura, e si adatteranno perfettamente al seno residuo, indipendentemente dalla sua forma e dimensione. Sebbene i ricercatori non specifichino quale tecnologia di stampa 3D sia stata utilizzata, essi affermano che il trattamento spera di ovviare alla mancanza di un approccio “taglia unica”, che è la norma attuale. Il progetto mira inoltre a fornire soluzioni protesiche su misura in tutta l’Irlanda.

Il team del progetto UL (da sinistra a destra): Emmajude Lyons, ricercatrice di dottorato, Unità di innovazione rapida, Università di Limerick; dott.ssa Lorraine Walsh, consulente oncologa radiologa, Rete privata Mater Limerick; sig. Chwanrow Baban, consulente chirurgo generale e oncoplastico della mammella, Unità mammaria sintomatica, Ospedale universitario di Limerick; e dott. Kevin J O’Sullivan, ricercatore principale, Unità di innovazione rapida (crediti fotografici: Università di Limerick).

Collaborazione tra 3D Systems e Collplant

CollPlant e 3D Systems hanno stipulato un accordo per lo sviluppo congiunto di una matrice di tessuto molle rigenerativa stampata in 3D per la ricostruzione del seno, in grado di promuovere l’infiltrazione e la proliferazione delle cellule utilizzando bioinchiostri a base di rhCollagen. Questa rigenerazione tissutale riduce al minimo il rischio di una reazione immunitaria negativa. Grazie alla sua origine vegetale, il rhCollagen offre anche una sicurezza superiore, soddisfacendo i requisiti meccanici delle procedure di impianto.

Crediti foto: 3D Systems

Protesi stampate in 3D per limitare la recidiva

Un team di scienziati ha condotto uno studio sul trattamento del cancro al seno con la chemioterapia localizzata. La chemioterapia tradizionale viene somministrata in dosi massicce, provocando effetti collaterali tossici come perdita di capelli, anemia e nausea. Utilizzando la stampa 3D, i ricercatori hanno progettato una protesi contenente paclitaxel (PTX) e doxorubicina (DOX) per limitare la recidiva di tumori maligni e metastasi. È risultato che la protesi stampata in 3D contenente le molecole era in grado di rilasciare i farmaci in modo continuo per oltre 3 settimane, impedendo alle cellule tumorali di tornare e limitando notevolmente gli effetti collaterali. Sebbene lo studio sia stato condotto sui topi, i risultati sono promettenti per lo sviluppo di futuri trattamenti del cancro al seno.

Crediti fotografici: Drew Hays/Unsplash

La collaborazione tra Fraunhofer IPT e BellaSeno

In collaborazione con l’azienda BellaSeno, il Fraunhofer IPT sta lavorando allo sviluppo di un sistema di produzione automatizzato che permetterà in futuro di produrre protesi mammarie a partire da tessuto autologo. Nell’ambito di questo progetto, le aziende stanno combinando la loro esperienza nella stampa 3D con le loro conoscenze di meccanica, elettronica e tecniche di misurazione. Questo nuovo metodo dovrebbe dare speranza a molte donne, poiché le protesi convenzionali spesso provocano una reazione di difesa da parte dell’organismo e quindi rappresentano un ulteriore rischio per la salute delle pazienti. Con le protesi in policaprolattone stampate in 3D di BellaSeno, il materiale impiantato dovrebbe essere completamente scomposto dall’organismo entro due anni, in modo che il seno torni a essere composto dalle cellule del corpo stesso. Grazie alla fabbricazione additiva, dovrebbe essere possibile creare impianti in modo più efficiente e a costi inferiori, consentendo a un maggior numero di donne di sottoporsi all’intervento. Tuttavia, ci vorranno diversi anni prima che le protesi vengano approvate. Le due aziende sperano di avere il primo prototipo entro i prossimi anni.

Crediti foto: BellaSeno

Trattamento del cancro con tumori stampati in 3D

All’Università di Waterloo, in Ontario (Canada), un team di ricercatori sta conducendo la lotta contro il cancro al seno utilizzando la bioprinting 3D. Il team sta rivoluzionando il modo in cui il trattamento del cancro è stato tradizionalmente condotto in Canada e nel mondo. In precedenza, i medici eseguivano una biopsia dei tumori, che venivano poi studiati con un microscopio bidimensionale. Tuttavia, con l’introduzione della bioprinting 3D, i medici sono in grado di modellare i tumori strato per strato, completando la modellazione come mai prima d’ora e aprendo nuove strade per trattamenti più rapidi ed economici, come la sperimentazione di farmaci chemioterapici e la pianificazione dei migliori risultati terapeutici.

Crediti fotografici: Università di Waterloo

Un impianto stampato in 4D che si adatta al corpo e rilascia farmaci

Un gruppo di ricercatori della Queen’s University di Belfast (QUB) ha creato impianti stampati in 4D utilizzando Tinkercad e la biostampante 3D Cellink Bio X. Questi impianti personalizzati sono stati realizzati con materiali intelligenti in grado di modificarne la forma e le caratteristiche. Grazie a questa tecnologia, gli impianti possono essere programmati, controllati da stimoli esterni come la temperatura o l’umidità, per migliorare il loro adattamento a ciascun paziente. I vantaggi dell’uso della stampa 4D negli impianti non sono solo estetici, ma sono anche in grado di rilasciare gradualmente farmaci in punti molto precisi. Questo tipo di farmaco chemioterapico (doxorubicina o DOX) aiuta i pazienti a prevenire il ritorno delle cellule tumorali.

Crediti fotografici: QUB

Un dispositivo a ultrasuoni stampato in 3D per combattere il cancro al seno

Un team di ricercatori del MIT ha creato un dispositivo stampato in 3D che promette di aiutare nella lotta contro il cancro al seno. Il dispositivo a ultrasuoni mira a consentire la diagnosi precoce del cancro al seno. I tumori di intervallo sono fonte di preoccupazione sia per i medici che per le pazienti. Si tratta di tumori che si sviluppano rapidamente tra una mammografia e l’altra e sono più aggressivi di quelli rilevati di routine. Canan Dagdeviren, autore principale dello studio, spiega che il suo obiettivo era quello di progettare un dispositivo che consentisse uno screening più frequente dei soggetti ad alto rischio. Il “cUSBr-Patch”, un cerotto stampato in 3D con aperture, consente una scansione approfondita e fornisce un’immagine del seno da diverse angolazioni. Il dispositivo è stato creato con una stampante 3D Prusa i3 MK3S+ in TPU e PLA, viene applicato al reggiseno e aiuta a combattere questi tumori dell’intervallo.

Crediti foto: MIT

Stampa 3D per la chirurgia ricostruttiva

Qualunque sia la malattia, la chirurgia ricostruttiva è un modo per consentire alle pazienti di tornare a una vita normale e sentirsi più sicure di sé. I ricercatori della Weill Cornell Medicine hanno quindi utilizzato la stampa 3D per migliorare l’aspetto naturale della ricostruzione dei capezzoli per le pazienti sottoposte a mastectomia. Il disco stampato in 3D è realizzato in poli-4-idrossibutirrato (P4HB), un polimero già utilizzato per dispositivi chirurgici e medici. L’impalcatura personalizzabile crea una forma che viene poi riempita dal corpo durante il suo naturale processo di guarigione, dopo il quale il P4HB si rompe. “Questo è un passo importante per aiutare le pazienti che scelgono di sottoporsi alla ricostruzione del seno dopo una mastectomia a sentirsi di nuovo complete“, spiega il dottor Jason Spector, professore di chirurgia.

Crediti foto: Spector Lab/Weill Cornell Medicine

La stampa 3D per isolare le cellule tumorali aggressive

Un gruppo di ricerca dell’Università di Girona è riuscito a isolare le cellule che causano il cancro al seno nelle donne. Hanno stampato in 3D minuscole matrici chiamate scaffold, che riproducono i tessuti e le fibre del corpo umano. Utilizzando il software BCN3D Cura e la stampante 3D Sigma del produttore di Barcellona, hanno testato diversi parametri per creare i modelli più ottimali per la ricerca. Hanno realizzato 10 copie di ogni configurazione per vedere quale geometria separasse meglio le cellule staminali che causano le ricadute. Isolando le cellule staminali, i ricercatori potranno studiarle meglio per trovare i biomarcatori responsabili dei tumori e indirizzarli con i farmaci.

Crediti foto: BCN3D

Il 3D Bioprinting per comprendere e curare meglio il cancro al seno

I ricercatori della Pennsylvania State University sono riusciti a biostampare in 3D tumori del cancro al seno e a trattarli in laboratorio per comprendere e curare meglio la malattia. Lo studio del tutto innovativo consentirà, grazie all’uso del 3D Bioprinting, futuri sviluppi di terapie antitumorali senza l’uso della sperimentazione sugli animali. In particolare, i ricercatori stanno studiano come le cellule immunitarie umane interagiscono con i tumori solidi, attraverso test clinici atti a valutare in modo sicuro e accurato le terapie sperimentali. La ricerca che conivolge anche immunologi e biologi aiuterà a capire come cresce il tumore, come interagisce con le cellule umane e come si diffonde nel corpo per poterlo combattere sempre più efficacemente.

Crediti foto: Penn State

Le coppe per reggiseno stampate in 3D di ONEBra

ONEBra è una giovane azienda italiana che ha ideato una soluzione per le donne che hanno dovuto subire una mastectomia in seguito ad un cancro al seno. Spesso, infatti, l’asimmetria dei seni che deriva da questo intervento causa ulteriori difficoltà psicologiche alle pazienti. ONEBra ha quindi ideato delle coppe personalizzate per reggiseno stampabili in 3D, che si adattano alla fisiologia della donna. Tramite una scannerizzazione fatta a casa propria la cliente può scannerizzare il suo corpo e inviare le immagini all’azienda che si occupa di stampare in 3D le coppe personalizzate per reggiseno e di spedirle a casa dell’assistita. Grazie all’uso della produzione additiva, il prodotto viene spedito in breve tempo e nel completo rispetto la privacy della persona.

Le coppe stampate in 3D ONEBra sono realizzate con la tecnologia HP MJF in TPU. (Crediti: ONEBra)

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