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Prosilas e Bambino Gesù: Stent bronchiale stampato in 3D per un paziente di 5 anni

Prosilas e Bambino Gesù: Stent bronchiale stampato in 3D per un paziente di 5 anni

Bronco 3D

Prosilas in collaborazione con l’Ospedale Bambino Gesù di Roma ha realizzato uno stent bronchiale stampato in 3D.

 

Nel 2017 Prosilas, già azienda leader nella manifattura additiva, riceve una richiesta da parte di una ricercatore dell’Ospedale Bambin Gesù di Roma per la realizzazione di uno stent in policaprolattone. 

Credendo fermamente nel progetto, l’azienda decide di investire in ricerca e sviluppo e, dopo due anni di sperimentazioni produce  – in soli 6 mesi  dalle prime prove –  il primo stent biocompatibile e riassorbibile, rendendo possibile il primo trapianto di un bronco 3d in Europa. 

 

la produzione Stampe tre d per produzioni e preserie Prosilas

Prosilas: l’Azienda 

Prosilas nasce a Civitanova Marche nel 2003 come azienda che offre servizi di prototipazione rapida tramite l’utilizzo di tecnologie additive e stampa 3d.

E’ attiva nei settori automotive, motorsports, aeronautico, medicale, calzaturiero e industriale. 

Il suo apparato produttivo conta oltre 10 sistemi di manifattura additiva con tecnologie SLS ed SLA (Stereolitography).

All’interno dell’azienda  sono presenti un reparto di progettazione ed ottimizzazione pre-processo, un’area dedicata ai trattamenti post-processo estetici e funzionali, una stazione metrologica per il controllo qualità e un’area dedicata alla  ricerca e allo sviluppo. 

Un “corpus” creativo che la rende in grado di fornire una serie di servizi  a 360 gradi, un vero e proprio alleato di produzione. 

Prosilas è parte del gruppo Prototal Industries. 

Broncomalacia: che cos’è?

La Broncomalacia è  una malattia relativamente rara. Consiste in   un’anomalia a carico delle grandi vie respiratorie congenita o acquisita. Coinvolge più frequentemente il bronco principale di sinistra e si manifesta con un  cedimento o restringimento degli anelli cartilaginei che supportano la parete bronchiale  impedendo il normale flusso dell’aria nel polmone e, nei casi più severi,  rendendo i pazienti incapaci di respirare autonomamente. 

Ne era affetto un bambino di 5 anni per il quale i medici del Bambin Gesù di Roma stavano cercando un modo per salvargli la vita senza  dover dipendere per sempre da un respiratore. 

Il bronco del bambino era schiacciato tra l’arteria polmonare sinistra e l’aorta toracica discendente. Questa compressione aveva generato il restringimento del condotto respiratorio e il cedimento degli anelli di cartilagine che sostengono la parete del bronco. 

Il problema fondamentale era costituito dal materiale e dalla forma degli stent che solitamente sono metallici e vengono impiantati internamente agli organi cavi. C’era bisogno, infatti, di uno stent che potesse fare da struttura esterna, che sostenesse  le parete bronchiale e le permettesse di rigenerarsi. Doveva, inoltre, crescere col corpo del bambino – senza spezzarsi né provocare emorragie – essere riassorbibile e agevolare la respirazione. 

Da qui la richiesta dei ricercatori a tutte le aziende europee che si occupano di stampa 3d per la realizzazione di un bronco biocompatibile, richiesta che nessuna delle aziende contattate era in grado di accogliere. 

la produzione Stampe tre d per produzioni e preserie Prosilas

“Nel 2017 ricevemmo la prima richiesta di realizzazione di uno stent in policaprolattone da parte di un ricercatore del Bambino Gesù di Roma. Fino a quel momento non avevamo mai sentito parlare di Policaprolattone. Credendo nel progetto, decidemmo di investire in ricerca e sviluppo lavorando sulle proprietà del materiale ed acquistando un nuovo macchinario interamente dedicato al progetto”, racconta Vanna Menco, CEO dell’azienda, perché«ci rendevamo conto che eravamo di fronte ad una cosa talmente straordinaria che valeva la pena provare”.

Il Caso studio

Lo stent è stato realizzato combinando idrossiapatite – già materiale elettivo per la realizzazione di dispositivi destinati alla rigenerazione ossea- e policaprolattone, un polimero biocompatibile e completamente bioassimilabile nel giro di  un paio di anni che, prima d’ora non era mai stato stampato in 3d.

La realizzazione dello stent  è il risultato di un lavoro che ha coinvolto diversi attori nel processo di manifattura additiva, consentendo di passare dall’idea alla realizzazione dello stesso in soli 6 mesi.

Le geometrie sono state realizzate partendo dalle immagini bidimensionali (TAC) realizzate nel Dipartimento di Diagnostica per Immagini dal dott. Aurelio Secinaro e poi rielaborate dal dott. Luca Borro dell’Unità di Innovazione e Percorsi Clinici.

Per i test di resistenza meccanica ci si è avvalsi della collaborazione con l’Università di Modena e Reggio Emilia e sono state necessarie numerose sperimentazioni, soprattutto in termini di sterilizzazione del dispositivo.

    «La geometria permette sia alle cellule di non precipitare sul fondo e morire, sia di guidare la loro proliferazione e crescita» Vanna Menco, CEO Prosilas

    Prosilas dalla stampa 3D alla 4D

    La realizzazione dello stent con tecnologie di manifattura additiva è un chiaro esempio dell’evoluzione stessa delle tecnologie di stampa 3D tradizionali nella cosiddetta stampa 4D o bioprinting.

    Alle tre dimensioni infatti si aggiunge una quarta dimensione a rappresentare la trasformazione nel tempo dei materiali.

    Un’ evoluzione tanto avvincente quanto complessa che non può che rappresentare un passaggio fisiologico di chi ha creduto ed operato nel settore dell’additive manufacturing fin dagli albori.

    L’ esperienza e la determinazione di Vanna e Giulio Menco e di tutto lo staff di Prosilas, sono stati fondamentali per la buona riuscita del progetto che proietta l’Italia tra i leader mondiali del settore.

    «I dispositivi 3D realizzati con materiale riassorbibile, destinati a scomparire e ad assolvere la loro funzione in maniera poco traumatica, rappresentano la nuova frontiera della chirurgia delle vie aree in età pediatrica» spiega il cardiochirurgo Adriano Carotti. «Presto potranno sostituire completamente gli stent di silicone, facilmente dislocabili, e gli stent metallici che, una volta inglobati nella parete della via aerea, non sono più rimovibili e possono interferire con la crescita dell’apparato respiratorio del bambinoIl “bronco” 3D impiantato sul nostro piccolo paziente, invece, scomparirà dall’organismo nel giro di un paio d’anni. È ragionevole pensare che, nel frattempo, avrà indotto la generazione di una reazione fibrosa peribronchiale che in qualche modo “sostituirà” la funzione della cartilagine rovinata: il bronco sarà così in grado di sostenersi da solo e avrà la possibilità di svilupparsi e di continuare a crescere».

    L’intervento

    L’intervento è stato eseguito il 14 ottobre 2019 dal dott. Adriano Carotti, responsabile dell’Unità di Funzione di Cardiochirurgia Complessa con Tecniche Innovative, , in collaborazione con i chirurghi delle vie aeree del Laryngo-Tracheal Team, diretto dal dott. Sergio Bottero.

    L’impianto nel bambino è stato possibile grazie all’autorizzazione da parte del Ministero della Salute all’uso compassionevole e Prosilas ha realizzato il dispositivo pro bono. 

    Il bambino è potuto tornare a casa a un mese dall’intervento e avrà una vita normale. 

    Conclude Vanna Menco: “ E’ stata una bella sfida che siamo contenti di aver vinto per quello che c’era in gioco: la vita di un bambino… Rendiamo disponibile al mondo del medicale le nostre esperienze ed il nostro processo affinché possano essere uno strumento utile a migliorare la vita di altre persone”.

    “Continueremo a lavorare allo sviluppo di questo tipo di applicazioni cercando di stimolare la comunità scientifica ad un maggiore uso di materiali e tecnologie di manifattura additiva, rendiamo disponibile al mondo del Medicale le nostre esperienze ed il nostro processo affinché possano essere uno strumento utile a migliorare la vita di altre persone”

    Vanna Menco

    CEO PROSILAS

    Serbatoio 3D in Poliammide

    Serbatoio 3D in Poliammide

    Serbatoio Prototipale Funzionale in poliammide

    Materiale di stampa: Pa2200 / poliammide

    Prosilas ha utilizzato le potenzialità della manifattura additiva per progettare e stampare in 3D un serbatoio in PA2200 prototipale e funzionale destinato a test di laboratorio o collaudi.

    Questo serbatoio è progettato per contenere liquidi corrosivi come benzina, gasolio, liquido glicole-etilenico, liquido freni e ATF.

    Un serbatoio funzionale realizzato con il materiale PA2200/poliammide, inizialmente progettato come prototipo per test di laboratorio e collaudi, è stato successivamente incorporato nel processo di produzione. La sua progettazione mirata lo rende adatto per il sicuro contenimento di liquidi corrosivi come benzina, gasolio, liquido glicole-etilenico, liquido freni e ATF.
    PA220o materiale di stampa 3D con la tecnologia SLS.

    Che cos’è il poliammide?

    Il PA2200 è un materiale di stampa 3D noto come Nylon, utilizzato con la tecnologia SLS.

    Caratterizzato da eccellenti proprietà meccaniche e chimiche, rispetta gli standard biocompatibili. Trova impiego in prototipazione industriale, produzione di componenti e dispositivi medici, e nell’industria automobilistica.

    La sua versatilità nella stampa SLS lo rende adatto alla produzione in serie. Le parti stampate possono subire varie finiture, come metallizzazione e verniciatura.

    Un serbatoio funzionale realizzato con il materiale PA2200/poliammide, inizialmente progettato come prototipo per test di laboratorio e collaudi, è stato successivamente incorporato nel processo di produzione. La sua progettazione mirata lo rende adatto per il sicuro contenimento di liquidi corrosivi come benzina, gasolio, liquido glicole-etilenico, liquido freni e ATF.

    Finishing Funzionale Personalizzato

    Per garantire un finishing funzionale personalizzato, Prosilas ha implementato un trattamento superficiale impermeabilizzante.

    Questo trattamento è stato sviluppato per sigillare le microporosità del poliammide, eliminando il rilascio di particelle di polvere comunemente associato ai manufatti SLS, senza alterare pesi e dimensioni.

    Validazione, Produzione in Serie e Aspetti “As-Built”

    Dopo la completa validazione del processo e l’ottimizzazione del trattamento superficiale, l’applicazione è entrata in produzione, consentendo la realizzazione la realizzazione di un intero lotto di serbatoi.

    Grazie alle tecnologie avanzate di additive manufacturing e ai nuovi materiali, Prosilas ha conseguito la realizzazione di un prodotto “as-built” , cioè pronto per l’uso, senza compromettere gli aspetti funzionali.

     

    Tecnologie SLS e Ottimizzazione del Processo Produttivo

    L’adozione della tecnologia SLS (Selective Laser Sintering) ha permesso la creazione di parti complesse senza supporti di stampa, contribuendo a velocizzare i tempi e a ridurre i costi di produzione. Il processo produttivo è stato attentamente ottimizzato per adattarsi alle geometrie della parte e alle lavorazioni post-processo necessarie per garantire l’impermeabilizzazione del prodotto finito.

     

    Applicazioni in Settori Chiave e Materiali Utilizzati

    Questo innovativo serbatoio, sviluppato presso la sede di Civitanova Marche, è stato progettato considerando le esigenze specifiche dei settori auto, motocicli, ciclomotori, veicoli pesanti, veicoli per trasporto pesante e macchine agricole.

    Il materiale con cui è stato realizzato è il PA2200 o comunemente detto poliammide; serbatoi e applicazioni di questo tipo si possono ottenere anche in Alumide, PA12 GF, PA2210 FR e PP. 

    Inoltre forniamo finiture personalizzate per ogni tipo di richiesta specifica del cliente.

    Un serbatoio funzionale realizzato con il materiale PA2200/poliammide, inizialmente progettato come prototipo per test di laboratorio e collaudi, è stato successivamente integrato nel processo produttivo. La sua progettazione specifica consente la sicura contenimento di liquidi corrosivi come benzina, gasolio, liquido glicole-etilenico, liquido freni e ATF.

    Obiettivi e Vantaggi Strategici

    Gli obiettivi di questo progetto erano l’impermeabilizzazione, l’eliminazione del rilascio di particelle di polvere e la minimizzazione degli strati di materiale aggiunti (per conservare peso e dimensioni). I vantaggi ottenuti includono una notevole velocità di produzione e un significativo miglioramento delle prestazioni meccaniche, dimostrando la validità della strategia implementata da Prosilas.

    Dalla prototipazione alla produzione in serie

    La stampa 3D non solo accelera la produzione, ma aggiunge anche flessibilità immediata. Riducendo i tempi di sviluppo, possiamo rispondere rapidamente alle esigenze del cliente. La produzione just-in-time elimina le attese per stampi costosi, migliorando l’efficienza complessiva.

    Gli aggiornamenti del prodotto sono rapidi e si adattano prontamente ai feedback del cliente. La produzione on-demand riduce gli sprechi e ottimizza gli inventari. Inoltre, la possibilità di personalizzazione in tempo reale consente una produzione allineata alle esigenze del mercato.

    Le soluzioni offerte e la rapidità di esecuzione hanno  orientato la scelta verso la produzione in serie.

    Questo risultato è motivo di orgoglio per noi: sottolinea l’efficacia delle nostre proposte e la capacità nel soddisfare le esigenze del cliente con efficienza e tempestività.

    Leggi i nostri casi studio con il PA2200

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