L’innovativo progetto arriva dall’Italia, dove i ricercatori del laboratorio NEMOLAB hanno ideato, grazie alla tecnologia di stampa 3D, un tutore “polso-mano” ispirato alla proprietà eccezionali della natura. In particolare l’ortesi stampata in 3D ricalca la forma e la funzione del baco da seta, adattandosi al progressivo indebolimento dei muscoli della mano di pazienti con malattie neuromuscolari. Un progetto che conferma l’importanza della biomimesi che, negli ultimi anni, insieme all’utilizzo delle tecnologie di produzione additiva e di materiali innovativi sta dando preziosi frutti per numerosi settori, tra cui quello medicale.
È stato il bozzolo del baco da seta che ha ispirato i ricercatori di NEMOLAB, hub di ricerca tecnologica dedicato alle malattie neuromuscolari, nel realizzare con la produzione additiva il primo “tutore polso-mano” bio-ispirato. L’ortesi, infatti, riproduce la struttura reticolare del bozzolo dei bachi, “mimando” le sue eccezionali proprietà meccaniche di flessibilità, traspirabilità e resistenza, per un ausilio estremamente leggero e resiliente nella sua capacità di sapersi adattare alle necessità di ogni paziente.
Il notevole risultato è stato raggiunto dopo due anni di studio, i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista Biomedicines MDPI. Il tutore è capace di sostenere i muscoli della mano e il loro cambiamento nel tempo dovuto a malattie neurodegenerative come la SLA o ad altre patologie neuromuscolari.
I risultati di questo percorso di ricerca scientifico-tecnologica scaturiscono dalla conoscenza e dall’osservazione sugli unmet needs delle persone con patologie neuromuscolari – dichiara Stefano Regondi, Direttore generale di NEMOLAB e dei Centri Clinici NeMO, che prosegue – L’invenzione di un tutore form-fitting sintetizza il precipitato di conoscenza che deriva dalla prassi clinica quotidiana, con l’ingegno esercitato in questo caso nel dominio di conoscenza dell’ingegneria dei materiali”.
La tempestività nella realizzazione dell’ausilio, il suo adeguamento in relazione all’evoluzione della malattia e la personalizzazione costante sulla base delle esigenze della persona diventano i criteri necessari perché l’ortesi sia efficace. Ed è qui che i ricercatori hanno visto le potenzialità delle tecnologie 3D. Le caratteristiche meccaniche delle geometrie del bozzolo dei bachi sono state prima valutate nella loro capacità di trazione, compressione e flessione e poi riprodotte nel disegno della stampa 3D. Un modello computazionale ingegneristico ha permesso di prevedere il comportamento del materiale, capace di riprodurre una struttura naturale che, nel corso di milioni di anni, si è evoluta con caratteristiche uniche, rendendola adattabile e leggera, nonostante la sua forza e resistenza. Per la stampa 3D i ricercatori si sono affidati alla tecnologia di estrusione di materiale e alla macchina del produttore italiano Sharebot.
Il baco da seta ha una struttura meccanica molto flessibile.
Il risultato è un tutore cosiddetto form fitting, ossia capace di adeguarsi ogni volta alle caratteristiche specifiche della persona. Ad esempio, più importante è il bisogno di sostegno della mano, maggiore è la rigidità delle celle che compongono l’ortesi, creando così una struttura reticolare più compatta. Tutto questo, con la stampa 3D, può essere realizzato in poco tempo e con costi contenuti.
“Oltre ad introdurre un nuovo approccio nella progettazione di ortesi bio-ispirate, lo studio mostra tutto il potenziale della tecnologia di stampa tridimensionale nel rispondere alle esigenze specifiche di ogni paziente – sottolinea Raffaele Pugliese, Coordinatore area ricerca di NEMOLAB, che continua – Il nostro vuole essere un contributo allo sviluppo della medicina personalizzata, che ha una visione sul bisogno della persona. La stampa 3D di biomateriali, infatti, è una tecnologia dirompente che sta rivoluzionando il settore dell’healthcare.”
L’usabilità dell’ortesi stampata in 3D evidenzia il comportamento di adattamento alla forma.
Un gruppo campione di pazienti ha potuto testare l’ortesi stampata in 3D confermando l’importanza della traspirabilità del materiale e della personalizzazione dell’ausilio, ma anche apprezzando lo spessore sottile, l’estetica gradevole, il materiale leggero e la facilità d’uso. Riscontri importanti che permetteranno ai ricercatori di continuare a studiare i materiali biocompatibili e le tecnologie additive al fine di ottimizzare il design di quello che oggi è diventato un prototipo industriale innovativo e accessibile a tutti. Lo studio completo: QUI.
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*Crediti per tutte le foto: NEMOLAB
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