BLOG / 19 aprile 2024

Medical device e stampa 3D: insieme per un giuramento di Ippocrate attuale e al passo con i tempi

Quando si dice “preciso come un bisturi”, di certo non è un modo di dire casuale. Oggi cerchiamo allora di delinare con precisione chirurgica il perimetro dentro al quale si muove la stampa 3D nel settore medicale, applicazione potente per il medical manufacturing, la pratica chirurgia, lo sviluppo di device, protesi e molto altro.
 
Il tema di questo articolo lo sentiamo molto vicino. La sanità è un bene comune, come tale deve essere trattato, anche perché ognuno di noi ha avuto o avrà (si spera nella versione più lieve possibile) potenzialmente bisogno di cure mediche.

La stampa 3D, nel mondo medicale e dei medical device, ha obiettivi importanti, anche in riferimento ai due grandi filoni al quale possiamo collegarla, il medical manufacturing di Stratasys e il bio3Dprinting.
In entrambi questi mondi, alcuni obiettivi sono comuni anche se presi da angolazioni differenti: la gestione del rischio operatorio e il miglioramento del rapporto con il paziente, fruendo del vantaggio di prodotti di filiera stampati in 3D che di modelli reali di organi e parti corporee ad uso chirurgico. 

Processi di sterilizzazione

In particolare, quando poi la stampa 3D dedicata al mondo medicale si inserisce in un ambito di produzione, questa assume le sembianze di uno strumento utile per una politica di contenimento dei costi non solo per la produzione massiva ma anche in tema di personalizzazione di prodotto. 

Ne è un esempio quello dellindustria dentale, che produce parti anche in grandi volumi mantenendo sempre alto il tema della personalizzazione (una per tutti, la famosa mascherina trasparente per l’allineamento dei denti).
La stampa 3D applicata al mondo medicale poi, guarda anche con molto interesse a tutto il mondo dei dispositivi medici protesici e ortesici, che diventano un alleato importante soprattutto nella parte di ricerca, sviluppo e comunicazione con il paziente. 

Camera di lavoro Stratasys J55 medical

I numeri 

A chi ancora immaginasse così, diciamo che no, la stampa 3D non esiste da quando c’è stato il COVID-19. 
Da quel momento, però, la sua applicazione in sistemi di protezione (chi non si ricorda le famose maschere da snorkeling adattate per la respirazione durante la malattia?) o di supporto alla cura delle patologie legate al tristemente famoso virus, è atterrata nella quotidianità di ognuno di noi. E, si sa, quando qualcosa entra alla nostra routine, è anche più semplice da capire e scoprire. 
La stampa 3D ha iniziato ad essere applicata al settore medicale molti anni fa, in particolare per supporti rigidi. I primi esperimenti che si possono ricordare, anche da parte di chi non è addetto ai lavori, sono quasi sicuramente quelli riguardanti i tentativi di ricostruzione maxillo facciali. 
Ancora prima, i materiali biocompatibili per la stampa 3D sono stati utilizzati per la produzione di dispositivi medici, in particolare del panorama del manufacturing medicale (e quindi device o dispositivi medici, per fare qualche esempio), senza tralasciare il mondo delle soluzioni protesiche e di ortesi. 
Gli scenari attuali e previsionali danno ottime numeriche anche rispetto al mercato del bio3Dprinting (stampa 3D di tessuti, per scopi anche di studio) che è un progresso enorme in sé ma anche una diretta diramazione dell’enorme settore della stampa 3D applicata al settore medicale. 
Come si vede dall’immagine (fonte www.healthtech360.it), si stima una crescita di questo mercato di circa 6.53 miliardi di dollari per il 2030


Previsioni

Questi sono numeri apparentemente sterili, per rimanere in tema, ma non è così: prendono vita nel momento in cui, come tra poco succederà, cercheremo di spiegare in maniera più approfondita e consapevole il reale potenziale di queste tecnologie e come si incanala la loro potenza nello sviluppo di applicazioni o strumenti che possono davvero fare la differenza nel rapporto paziente-medico. 

 I quattro vantaggi del paziente e della struttura ospedaliera

È proprio il rapporto tra le due parti, medico e paziente, uno degli aspetti più importanti che la stampa 3D può implementare, insieme ad altri. Vediamoli insieme. 

-    Un percorso di ricerca e sviluppo estremamente avanzato e più veloce.
-    Tempi e costi per operazioni e studi molto più contenuti. 
-    Miglioramento della comunicazione tra medico e paziente, con il contributo di supporti dimostrativi                       tridimensionali adeguati.
-    Migliore gestione del rischio.

Percorso di ricerca e sviluppo avanzato 

Nel caso della stampa 3D applicata al settore medicale, le tecnologie disponibili sono versatili.

La possibilità di realizzare parti di organi umani o tessuti con caratteristiche di estremo dettaglio, trasparenza, cura nei colori (grazie alla possibilità di mixare più resine, che permette di ottenere esattamente la palette desiderata), fornisce un vantaggio senza limiti nello studio dell’organo da parte dei medici stessi, sia in previsione di un’operazione che in termini di pura ricerca e sviluppo. 

La possibilità di ottenere degli organi con una sensazione al tocco che ricorda il tessuto umano o la consistenza, è qualcosa che non si può paragonare a nulla se non all’organo reale. 

Tempi e costi per operazioni e studi molto più contenuti

Lo studio di una patologia o dell’organo stesso, su una riproduzione 3D che permetta una sensazione simile al vero, al tatto, non ha prezzo. Velocizza il problem solving e l’intuitività, sviluppando più velocemente il processo di risoluzione del problema anche più complesso. 

In questo modo si gestiscono patologie al cuore, tumori, malformazioni ossee e molto altro. Ma non solo. La stampa 3D si concentra sulla riproduzione degli organi e anche in tutto il settore protesico, di strumentistica e dispositivi per il mondo medicale. 
 

Miglioramento della comunicazione con il paziente

L’idea che un medico possa avere tra le mani il cuore riprodotto in 3D di un paziente mentre spiega a quest’ultimo come andrà a operare e perché, è già qualcosa di possibile. 
Spesso questo è un ambito in cui si mettono a confronto modalità di lavoro, ambienti sociali e soprattutto, poco tempo per spiegare cose complesse. 
Con il supporto della stampa 3D, si abbassa la barriera comunicativa tra medico e paziente grazie a spiegazioni e dimostrazioni con parti anche del corpo della persona, riprodotte in misure e dimensioni, forme e colori reali. 

La gestione del rischio 

Poter effettuare studi, prove e istituire confronti costruttivi anche con colleghi circa un determinato caso, avendo in mano una riproduzione fedelissima della parte da curare e non solo radiografiche o TAC è un fortissimo supporto della stampa 3D applicata al settore medicale chirurgico. Non ultimo, un valore aggiunto di questo tipo incide molto positivamente anche sulla gestione del budget, perché riuscire al primo colpo in un intervento, perché l’investimento sulla parte di sviluppo e ricerca è forte, permette un contenimento dei costi.

La potenzialità produttiva della stampa 3D applicata al settore del medical manufacturing

La tecnologia FDM è capace di riprodurre dispositivi protesici, può essere un importante supporto per la progettazione di ortesi o prodotti per la conservazione di strumentistica chirurgica grazie a termoplastici sterilizzabili. Un materiale per tutti è l’Ultem 1010 o materiali con certificazioni dedicate (scatole porta strumenti per esempio), senza tralasciare l’importanza di altri materiali termoplastici biocompatibili, come può essere il PC-ISO.

Medical devices in Ultem 1010 Stratays

La tecnologia P3 (fotopolimerizzazione programmata) si sta rivelando sempre più performante in ambito medico e dentale per la realizzazione di dispositivi, guide chirurgiche, mascherine trasparenti, modelli dentali, etc. 
Grazie a questa specifica tecnologia e ai suoi materiali biocompatibili certificati, è auspicabile ottenere una parte pronta all’uso realizzata con costi contenuti, se messa a confronto con i costi previsti con l’uso di metodi tradizionali. 

Medical devices con tecnoloogia P3
La tecnologia PolyJet infine è una delle più versatili pensando al campo della pura ricerca perché prevede l’utilizzo di colori, trasparenze, co-stampati, diversi shore e possibilità di realizzare parti in estremo dettaglio e realismo. 

Medical device con Stratasys

Scopri di più sulla stampa 3D per dispositivi medicali: la storia di H&T Presspart

H&T Presspart è un’azienda che si occupa di realizzare, in ambito manufatturiero, dispositivi e componenti per l'industria farmaceutica, con sede a L'Arboç (Tarragona, Spagna). 

La necessità dell’azienda è stata quella di poter lavorare con una tecnologia di stampa 3D in grado di fornire tolleranze fino a 50 micron, finiture superficiali che non avessero nulla da invidiare a quelle dello stampo a iniezione e che potesse stampare un'ampia gamma di materiali, tra cui elastomeri oppure materiali trasparenti, senza dimenticare materiali con certificazione di biocompatibilità.

La scelta è stata quella di adottare la tecnologia P3 perché questa tecnologia avrebbe potuto realizzare attrezzaggi pronti all’uso e destinati all’uso strettamente aziendale.

Le parti prodotte da HT Presspart

Inoltre era possibile la realizzazione di parti senza lo stampo, comprese le apparecchiature per la simulazione della respirazione che necessitano, appunto, di adattatori specifici per simulare la bocca di una persona e sigillare perfettamente il dispositivo.

Alcuni materiali usati da H&T PressPart come Loctite® IND402 o P3 Stretch 475 sono stati molto performanti.
"Questi sono utilizzati nei dispositivi per la simulazione respiratoria che richiedono un adattatore che emuli la bocca di una persona e deve sigillare il dispositivo, quindi ciascun adattatore è specifico", ha spiegato H&T Presspart.

L'esperienza di HT Presspart

La libertà di personalizzazione, di utilizzo immediato delle parti e la trasversalità dei materiali sono alcune delle chiavi vincenti della stampa 3D anche nel settore medicale. 

L’opportunità in questo senso è ancora più valorizzata dall’utilizzo di materiali e sistemi di stampa 3D attuali, che siano in grado di venire incontro alle esigenze non più solo del progettista ma anche del medico e, cosa ancora più interessante, del paziente in attesa di riabilitazione o cura. 

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