Stampa 3D e medicina - Idrogel

Replicare la cartilagine umana con una stampante 3D? Sembra proprio che in Australia ci siano riusciti e il connubio stampa 3D e medicina stia dando importanti frutti per il futuro. Infatti, per realizzare cartilagini artificiali attualmente si utilizza Idrogel, un materiale che però ha dei difetti dal punto di vista strutturale.

Però, Shannon Bakarich, dottoranda presso Research Council Centre of Excellence for Electromaterials Science (ACES) con sede presso l’Università di Wollongong in Australia, grazie alla stampa 3D è giunta a una nuova soluzione: Idrogel rinforzato con fibre. Questo nuovo materiale essendo composto da idrogel sintetico, costituito in  gran parte di acqua, è appropriato per le applicazioni bio-mediche. Inoltre grazie alla sua morbidezza viene assimilata dal corpo in modo corretto rispetto ad altri materiali evitando così casi di rifiuto da parte del metabolismo.

Stampa 3D e medicina - Idrogel

Per realizzare questo nuovo materiale, Shannon utilizza una stampante 3D personalizzata che si basa su un sistema di raggi UV che permette di stampare simultaneamente con due materiali. In particolare, si riesce a realizzare un oggetto composto di  idrogel (soffice e umido) e materia plastica (dura e rigida) la quale serve da rinforzo per la struttura interna. Inoltre risulta indispensabile riuscire a bilanciare i due materiali in modo che possano essere stampati fianco a fianco nello stesso processo di stampa per evitare problemi strutturali.

Shannon afferma che grazie all’utilizzo di un software apposito si riesce a realizzare un modello digitale della fibra e la matrice dell’idrogel, ottimizzando le proprietà meccaniche attraverso un attento controllo della distribuzione della fibra nei limiti della struttura. Inoltre, le fibre stampate rinforzano l’idrogel come ad esempio la fibra di vetro rinforza  una tavola da surf.

Questo nuovo metodo di stampa utilizzato da Shannon si basa su un processo a fase unica, invece di utilizzare un processo a due fasi che è stato usato in precedenza da altri ricercatori per combinare i due tipi di materiale. Quindi il nuovo metodo fornisce non solo un maggiore controllo sulla distribuzione della fibra ma allo stesso tempo si tratta di un processo più veloce e più semplice.

Stampa 3D e medicina - Idrogel

Per dimostrare il potenziale di questo nuovo materiale stampato in 3D, Shannon ha prodotto un prototipo di una cartilagine del ginocchio. Questo esempio dimostra l’importanza di tale invenzione per lo sviluppo dei vari componenti in idrogel per il futuro.