Applicazione di protesi metalliche stampate in 3D nel corpo umano

Autore: Ying Pu, vice primario dell'ospedale affiliato Changshu dell'Università di medicina cinese di Nanchino

Revisore: Wang Weijun, primario, Drum Tower Hospital affiliato alla facoltà di medicina dell'Università di Nanchino

L'applicazione di protesi metalliche stampate in 3D al corpo umano è attualmente in una fase di rapido sviluppo. Il suo elevato grado di personalizzazione e precisione soddisfa ampiamente le esigenze della medicina personalizzata. Questa tecnologia è ampiamente utilizzata in ortopedia e odontoiatria, come protesi metalliche come articolazioni dell'anca, articolazioni del ginocchio e impianti dentali [1-2]. La tecnologia di stampa 3D può adattarsi meglio alla struttura anatomica del paziente, migliorando così la funzionalità e la durata degli impianti.

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1. Situazione attuale

1. Medicina personalizzata

La tecnologia di stampa 3D consente la progettazione e la produzione di protesi su misura che si adattano esattamente all'anatomia specifica del paziente, aumentando così i tassi di successo chirurgico e la soddisfazione del paziente.

2. Fabbricazione di strutture complesse

La stampa 3D può produrre strutture geometriche complesse, difficili da realizzare con i metodi di produzione tradizionali, il che non solo migliora le proprietà fisiche della protesi, ma ne aumenta anche la biocompatibilità.

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3. Diversità dei materiali

I materiali metallici più comunemente utilizzati includono la lega di titanio, l'acciaio inossidabile e la lega di cobalto-cromo, che offrono ottime prestazioni in termini di resistenza, resistenza alla corrosione e biocompatibilità.

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2. Direzione di sviluppo futuro

1. Personalizzazione

(1) Progettazione personalizzata: la tecnologia di stampa 3D può creare una protesi su misura in base ai dati anatomici specifici del paziente (come i risultati dell'esame TC o MRI), il che non solo migliora la vestibilità della protesi, ma riduce anche i tempi di recupero postoperatorio.

(2) Produzione su richiesta: evitare problemi di gestione dell'inventario e di spreco nella produzione tradizionale e ottenere una produzione su richiesta. Ciò è particolarmente utile per le protesi che richiedono una dimensione o una forma speciale, consentendo una risposta rapida alle esigenze del paziente.

(3) Aspetto personalizzato: l’inserimento nel design di elementi estetici basati sulle preferenze personali del paziente aumenta l’accettazione e la soddisfazione del paziente nei confronti della protesi.

2. Funzionalizzazione

(1) Struttura porosa: progettando materiali porosi e gradienti, è possibile promuovere l'integrazione del tessuto osseo e della protesi, migliorare la biocompatibilità e accelerare il processo di guarigione.

(2) Funzione di caricamento del farmaco: i farmaci vengono impiantati nella protesi in modo che rilasci antibiotici o altri farmaci terapeutici dopo l'intervento chirurgico per ridurre il rischio di infezione e favorire il recupero [3].

(3) Innovazione dei materiali: attraverso lo sviluppo di nuove leghe o materiali compositi, è possibile ottenere una migliore resistenza, tenacità e biocompatibilità per soddisfare i requisiti funzionali delle protesi in diverse parti del corpo.

3. Intelligent

(1) Sensori incorporati: i sensori sono integrati nella protesi per monitorare parametri biologici quali stress, temperatura e cambiamenti di posizione. Questi dati possono essere utilizzati per il monitoraggio postoperatorio e la valutazione dello stato funzionale della protesi[4].

(2) Funzione di feedback e regolazione: le protesi intelligenti possono regolarsi in base ai dati di monitoraggio in tempo reale per adattarsi allo stato di attività del paziente e ai cambiamenti ambientali e fornire un supporto dinamico.

(3) Integrazione dei dati: l'integrazione dei dati delle protesi con il sistema medico può aiutare i medici a formulare meglio i piani di trattamento, migliorando così la qualità complessiva dell'assistenza medica.

Queste direzioni di sviluppo non solo promuovono il progresso della tecnologia di stampa 3D in campo medico, ma aprono anche un nuovo capitolo nella medicina personalizzata e nella medicina di precisione, trasformando le protesi da sostituti statici in dispositivi intelligenti in grado di adattarsi dinamicamente alle esigenze del corpo umano.

Riferimenti:

Rodriguez Colon R, Nayak VV, Parente PEL, Leucht P, Tovar N, Lin CC, Rezzadeh K, Hacquebord JH, Coelho PG, Witek L. La presenza della stampa 3D in ortopedia: una revisione clinica e materiale. Ricerca J Orthop 2023, 41(3): 601-613. doi: 10.1002/jor.25388.

Pradíes G, Morón-Conejo B, Martínez-Rus F, Salido MP, Berrendero S. Applicazioni attuali della stampa 3D nell'implantologia dentale: una revisione approfondita che mappa le prove. Impianti orali Clin Res. 2024, 35(8): 1011-1032. doi: 10.1111/clr.14198.

Anushikaa R, Ganesh SS, Victoria VSS, Shanmugavadivu A, Lavanya K, Lekhavadhani S, Selvamurugan N. Le impalcature in titanio stampate in 3D caricate con idrogel di gelatina contenente nanoparticelle d'argento drogate con stronzio promuovono la differenziazione degli osteoblasti e l'attività antibatterica per l'ingegneria dei tessuti ossei. Biotecnologia J. 2024, 19(8): e2400288. doi: 10.1002/biot.202400288.

Zhou H, Tawk C, Alici G. Una mano robotica morbida stampata in 3D con sensori morbidi incorporati per la transizione diretta tra i gesti della mano e una migliore qualità e diversità della presa. Ingegneria riabilitativa dei sistemi transneurali IEEE. 2022, 30: 550-558. doi: 10.1109/TNSRE.2022.3156116.