Ossa iperelastiche: il nuovo biomateriale realizzato con la stampante 3D

I ricercatori della Northwestern University hanno creato un nuovo osso sintetico iperelastico, grazie alla stampa 3D, che risolve molte carenze esistenti nei materiali solitamente usati come innesti ossei.

La stampa 3D non è certamente nuova nel campo biomedico: abbiamo già trattato, ad esempio, la realizzazione di organi per lo studio, al fine di ottenere la giusta preparazione medica per gli interventi.
E’ stata inoltre utilizzata per la creazione di repliche di scheletri di dinosauri, scheletri umani e mini robot biomimetici.

La realizzazione del nuovo biomateriale, il “Hb”, pubblicato sul Science Translational Medicine, è stato testato sugli animali con esiti positivi: è stato infatti utilizzato per fondere le lesioni alla colonna vertebrale nei ratti e per riparare il cranio in una scimmia.

Oltre ad essere iperelastico, il biomateriale non possiede fragilità, aspetto estremamente importante e utile per i chirurgi che devono adattare la grandezza del materiale da utilizzare al paziente; infatti può essere tagliato e modellato senza che questo si rompa irrimediabilmente, aspetto che succede assai di frequente.

Il “Hb” ha riportato inoltre eccellenti risultati anche dal punto di vista immunitario: infatti, negli animali in cui è stato testato, non si sono verificati fenomeni di rigetto e i vasi sanguigni si sono integrati perfettamente con la sua superficie porosa.

Nel corso del tempo, l’ “Hb”, fungendo da supporto alle ossa in cui è impiantato, non solo ne impedisce la necrosi, ma aiuta le ossa stesse a a rigenerarsi autonomamente: infatti, nel corso del tempo, il materiale si biodegrada, lasciando il posto al nuovo tessuto osseo generato.

La realizzazione dell’ “osso iperelastico” parte dalla base, dall’utilizzo, quindi, di un composto utilizzato normalmente per i materiali a compatibilità ossea, cioè l’idrossiapatite, una bioceramica a base di calcio e fosforo ( Ca5(PO4)3(OH) ).
A questo è stato aggiunto del policaprolattone, un polimero semicristallino sintetico biodegradabile.

L’aspetto innovativo, però, non è dato solamente dalla realizzazione di un materiale affidabile dal punto di vista biologico, ma consiste soprattutto nel metodo di realizzazione, che non ha visto l’utilizzo né di laser o di colla a caldo.
Il materiale è stato realizzato “a freddo” , utilizzando la stampante “3D-Bioplotter System by EnvisionTec” e grazie all’utilizzo combinato di tre solventi.

“Ha migliorato la microstruttura”

afferma Ramille Shah, scienziata presso il Northwestern University

“grazie alla sua asciugatura lenta, che permette ad ogni strato di aderire perfettamente a quello precedente”

risolvendo così la caratteristica “fragile” dei precedenti biomateriali, non permettendo la formazione di cricche o microfratture superficiali.

Adam Jakus, uno dei membri del team di realizzazione del biomateriale e autore del report, ha asserito che potrebbe essere facilmente utilizzabile in ambito pediatrico, in quanto “il materiale crescerebbe assieme ai bambini” e di conseguenza potrebbe apportare miglioramenti significativi negli innesti ossei, più di quanto avverrebbe in un adulto con capacità rigenerative minori.

La FDA ( Food and Drug Administration) non ha ancora approvato il nuovo biomateriale come materiale osseo rigenerativo e prima che ciò si realizzi e che arrivi nel campo medico vero e proprio, serviranno innumerevoli test, anche se la stessa Shah auspica di riuscirci nell’arco di 5 anni.