Valvole cardiache stampate in 3D dal silicone
Un team di ricercatori del Politecnico di Zurigo ha collaborato con la società sudafricana Strait Access Technologies per creare valvole cardiache artificiali stampate in 3D dal silicone. Queste potrebbero servire come valvole di ricambio per una popolazione che invecchia – rappresentano una soluzione praticabile in quanto sono più facili da produrre e molto più accessibili di quelle che già esistono sul mercato oggi.
Secondo uno studio pubblicato da Sewell-Loftin MK, 850.000 persone nel mondo avranno bisogno di valvole cardiache artificiali entro il 2050 a causa dell’invecchiamento della popolazione, della mancanza di esercizio fisico e della cattiva alimentazione. La fabbricazione additiva potrebbe fornire un modo per soddisfare questo importante bisogno: nel settore medico, permette che ogni dispositivo sia personalizzato al paziente. Così potremmo avere valvole stampate in 3D, progettate in base al cuore di ogni persona. L’ETH di Zurigo e la Strait Access Technologies stanno anticipando questa domanda effettuando i primi test sul silicone.
Credits: Fergal Coulter / ETH Zurich
Prima di spiegare il processo di creazione di queste valvole stampate in 3D, è importante rivedere il loro ruolo. Il nostro cuore è composto da quattro camere, ciascuna con una valvola che permette al flusso di sangue di muoversi in una sola direzione. Se una delle quattro valvole non funziona correttamente (perdita, restringimento, distensione), il sangue ritorna negli atri o nei ventricoli, indebolendo il cuore. Questo è il motivo per cui si osservano aritmie e insufficienze cardiache. È qui che entrano in gioco le valvole artificiali: possono essere inserite per garantire un buon flusso di sangue.
Una valvola stampata in 3D in meno di due ore
Tutto inizia con una TAC dell’aorta del paziente: questo permette di determinare molto precisamente la forma e le dimensioni della valvola cardiaca in crisi. I dati vengono poi trasformati in un modello digitale sul quale verranno calcolate le forze che agiscono sulla valvola cardiaca e la sua potenziale deformazione. I ricercatori spiegano che ci vogliono 1,5 ore per stampare in 3D la valvola artificiale (rispetto a diversi giorni per una valvola progettata tradizionalmente). Hanno optato per il silicone perché è un materiale compatibile con il corpo umano – la valvola stampata in 3D può poi essere rinforzata con fibre di collagene che aggiungono spessore. Il team dice che il flusso di sangue attraverso la valvola cardiaca artificiale stampata in 3D è buono come quello di una valvola fabbricata tradizionalmente.
La scansione 3D dell’aorta del paziente | Photo Credit: Fergal Coulter / ETH Zurich
In definitiva, l’obiettivo sarà quello di estendere la vita di queste valvole di sostituzione da 10 a 15 anni. Attualmente, questa è la durata di vita delle valvole artificiali nei pazienti prima che debbano essere sostituite. Manuel Schaffner, uno dei partecipanti allo studio, spiega: “Sarebbe meraviglioso se un giorno potessimo produrre valvole cardiache che durassero tutta la vita e potessero anche crescere con il paziente, in modo da poterle impiantare anche nei giovani”. Va notato che oggi la maggior parte dei pazienti deve prendere immunosoppressori o anticoagulanti per tutta la vita per evitare che il corpo rigetti la valvola artificiale, producendo significativi effetti collaterali negativi. La fabbricazione additiva potrebbe quindi eliminare completamente questo rischio.”
Valvola stampata in 3D
I primi risultati sono incoraggianti, ma ci vorranno altri 10 anni prima che le valvole cardiache artificiali stampate in 3D siano sul mercato. I ricercatori devono effettuare molti test clinici. Spiegano che eseguono diversi test sui materiali per determinare quali materiali estendono maggiormente la vita della valvola artificiale. Potete trovare maggiori informazioni sul sito ufficiale dell’ETH di Zurigo QUI.
Il processo di stampa 3D del silicone | Credits: Fergal Coulter / ETH Zurigo)