Materiale biocompatibile per la stampa 3D: Policaprolattone PCL

Materiale biocompatibile per la stampa 3D: Policaprolattone PCL

Caso studio – Settore medicale 

Applicazione nel settore Medicale realizzata attraverso l’uso di materiali biocompatibili e riassorbibili – Policaprolattone – processati con tecnologie di stampa 3D e manifattura additiva SLS – Selective Laser Sintering.

 

Policaprolattone – PCL: materiale biocompatibile per la stampa 3D

Il nostro Team di esperti ha perfezionato una particolare formulazione di materiale in grado di produrre parti funzionali impiantabili nel corpo umano.

Nel caso specifico abbiamo prodotto un materiale biocompatibile e riassorbibile composto da Policaprolattone ed Idrossiapatite. La composizione chimica del materiale ha reso possibile la realizzazione di uno speciale stent che è stato impiantato in un bambino di 5 anni affetto da broncomalacia che è stato impiantato all’Ospedale Bambino Gesù di Roma.

Stent bronchiale in stampa 3D progettazione e realizzazione

Il processo di produzione dello stent è stato il frutto di 3 anni di ricerca e sviluppo che Prosilas ha affrontato pro-bono al fine di realizzare la parte in oggetto. Nello specifico la realizzazione è stata possibile attraverso una fase di progettazione ed una fase di produzione della parte.

La fase di disegno delle geometrie è stata eseguita sulla base di una tomografica assiale computerizzata (TAC) riportante la zona da riprodurre. Le immagini acquisite sono state utili a creare una nuova matematica completamente customizzata sul paziente.

Il caso studio è il primo ed unico in Europa.

Una volta validata la geometria, sono stati eseguiti centinaia di test su tecnologie di stampa 3D e manifattura additiva (SLS) e materiali. Il giusto equilibrio tra parametri di processo e composizione chimica del materiale ha portato alla realizzazione dello stent. Il caso studio è il primo ed unico in Europa. Per valutare tecnologie e servizi di Prosilas, puoi visitare le pagine del nostro sito. Maggiori specifiche sul caso studio.

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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

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    Prosilas: “Aiutiamo gli ospedali stampando ricambi per i ventilatori polmonari”

    Prosilas: “Aiutiamo gli ospedali stampando ricambi per i ventilatori polmonari”

    Prosilas: “Aiutiamo gli ospedali, stampiamo ricambi per i ventilatori polmonari.”

    Puoi trovare l’articolo completo a questo link

    “Sin dall’inizio della pandemia ci siamo messi a disposizione, pro bono, del servizio sanitario nazionale”.

    Vanna Menco, Ceo di Prosilas, leader nella stampa in 3D di Civitanova Marche: “Sin dall’inizio della pandemia ci siamo messi a disposizione, pro bono, del servizio sanitario nazionale”. Richieste di aiuto da Lombardia, Marche, Sicilia e Francia

    Basta spingersi appena al di sotto della superficie, la superficie apparentemente immobile del Paese chiuso nel “lockdown” obbligato dalla pandemia, per scoprire che sono tante le aziende che in questo momento, in silenzio e pro-bono, aiutano gli ospedali a tenere la prima linea del contrasto al virus.

    La Prosilas di Civitanova Marche è una di queste: dall’inizio dell’emergenza si è messa al servizio del sistema sanitario nazionale, pronta ad esaudire le richieste più varie, rispondendo “just in time” e “on demand”, per dirla all’inglese.

    Prosilas-coronavirus emergency

    L’azienda marchigiana è leader in Italia nell’ addictive manufacturing e specialista della sinterizzazione laser SLS.

    Semplificando per chi non è esperto della materia sforna pezzi completi o parti, stampando in 3D con materiali diversi e varie tecnologie sia prototipi che piccole produzioni di serie per le maggiori realtà dell’automotive e dell’industria illuminotecnica, con grandi aziende del settore industriale, moda, arredamento e design.

     

    È il più grande centro di stampa SLS in Italia e uno dei più grandi in Europa.

    “Non appena ci siamo resi conto della gravità della situazione, abbiamo fatto un annuncio sull’Ansa – racconta Vanna Menco, figlia del fondatore titolare di Prosilas, Giulio, dal 2008 amministratrice di questa Pmi innovativa – insieme a Francesco Puzello, il consulente che fa da referente centrale per il network di aziende con cui collaboriamo. Ci siamo messi a disposizione per produrre parti di ricambi per i dispositivi che vengono utilizzati nelle terapie intensive, dai ventilatori agli adattatori”.

    Più che le Asl sono stati direttamente gli ospedali a chiamarli. “Ci hanno contattato medici degli ospedali della Lombardia – continua Menco –, quelli che stanno in corsia, chiedendoci in maniera informale di produrre alcune parti di ricambio per i ventilatori polmonari, circa un centinaio. Qualcuno ci conosceva, qualcuno ci ha trovato su Internet. Oppure aziende e progettisti con cui già collaboravamo, che ci hanno chiesto una mano per ospedali della loro zona”.

    Prosilas e la ricerca  

    Non è la prima volta che Prosilas si mette al servizio, con dispositivi di eccellenza, della sanità: a fine 2019 si è guadagnata i titoli dei giornali per aver salvato la vita di un bambino di cinque anni con la trachea collassata. Rispondendo alla ricerca lanciata dall’ospedale pediatrico Bambino Gesù di Roma, ha stampato uno stent su misura, partendo da un file tridimensionale estrapolato da una Tac e utilizzando un materiale biocompatibile, poi assorbito dai tessuti.

     

     

    La stampa 3d al servizio della medicina 

    L’ospedale Torrette di Ancona li ha cercati perché aveva bisogno di adattatori per i flussimetri dell’ossigeno, parti di ricambio che non riuscivano più a trovare, dato che le aziende che li producono sono in affanno a gestire il boom della domanda.

    Vanna Menco continua ad elencare i territori che hanno chiesto aiuto: “Ci hanno chiamato dalla Sicilia. E anche dall’estero, dalla Francia: nostri clienti francesi hanno ordinato valvole per consegnarle direttamente agli ospedali del loro paese”.

    Prosilas ha collaborato anche con Cristian Fracassi, Ceo di Isinnova, l’ingegnere in 3D diventato famoso perché si è inventato il modo di trasformare la maschera da snorkeling di Decathlon in un respiratore.

    “Nel mondo della stampa 3D ci conosciamo tutti, è un mondo piccolo, abbiamo lavorato con molti nostri colleghi di tutta Italia.Se posso, vorrei suggerire di non utilizzare troppo i cosiddetti ‘makers’ – mette in guardia Menco -, gli stampatori non professionali, perché significherebbe porre a repentaglio la sicurezza dei dispositivi. Umanamente l’entusiasmo con cui hanno risposto in tanti è stato meraviglioso, ma i materiali e i processi usati non certificati potrebbero creare problemi. Per ora non è stato così, per fortuna, ma bisogna fare attenzione”.

    L’azienda di Civitanova Marche è rimasta aperta, anche se a ranghi ridotti – 5 alla volta su 18 dipendenti vanno ancora al lavoro – per finire alcuni ordini ma soprattutto per rendersi utile ai sanitari, altri seguono in smartworking.

    “Questa emergenza non si esaurisce in fretta. Sarebbe opportuno costituire un network più formale a livello europeo – ragiona – fra tutti i centri professionali di stampa.Il problema delle parti c’è in tutta Europa: sarebbe di aiuto per gli ospedali avere un referente o un elenco per sapere qual è l’azienda più vicina a cui si può chiedere di stampare, visto che gli spostamenti tra paesi oggi sono pressoché interrotti”.

    Di fronte all’emergenza Prosilas lavora pro-bono, nel caso di quantitativi più grandi si riserva di chiedere i costi del materiale, in prospettiva, però, il settore della sanità potrebbe rivelarsi uno dei più promettenti, strategicamente guardando al futuro:

    “Perché no? Noi garantiamo forniture tracciate e certificate. Stavamo già da tempo investendo per aumentare le produzioni in ambito sanitario e wellness”.”

     

    Fonte: “Prosilas: “Aiutiamo gli ospedali stampando ricambi per i ventilatori polmonari” l’imprenditore, 02 apr. 2020, https://www.limprenditore.com/menco-prosilas-aiutiamo-gli-ospedali-stampando-ricambi-per-i-ventilatori-polmonari

     

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    Prosilas investe nella ricerca e studia la miscela Policaprolattone + Idrossiapatite

    Prosilas investe nella ricerca e studia la miscela Policaprolattone + Idrossiapatite

    R&D : focus importanti per Prosilas

    Policaprolattone + Idrossiapatite

    Uno dei valori aggiunti della nostra azienda è sicuramente quello di aver investito molto nella ricerca e sviluppo.

    Uno dei progetti che ci ha più appassionati sicuramente è questa applicazione nel campo del biomedicale a cui abbiamo partecipato. Abbiamo fatto un progetto di ricerca appoggiati dall’Università di Modena, l’Università di Pavia e il Politecnico delle Marche per poter riuscire a realizzare degli scaffold e quindi, diciamo, delle piattaforme su cui far crescere delle cellule staminali.

    Abbiamo utilizzato come punto di partenza la Tesi di una Ragazza dell’Università di Pavia e appoggiati da questa collaborazione molto viva con i vari Atenei, abbiamo realizzato le strutture su cui poi i ragazzi hanno impiantato le cellule riuscendo poi a farle sopravvivere per diversi giorni.

    La parte più interessante è sicuramente il materiale che abbiamo utilizzato è il PCL policaprolattone; è un materiale molto difficile da stampare in 3D su cui ancora ad oggi non c’è molta ricerca su cui potersi basare.

     

    Ricerca tecnica 

    Siamo partiti riuscendo a trovare i parametri su un macchinario EOS e abbiamo chiesto appunto di poter avere i parametri aperti su cui poi sviluppare i nostri parametri e a riuscire a lavorare un materiale così difficile.

    Il progetto è andato molto bene, siamo riusciti a fare questa miscela di policaprolattone e idrossiapatite. Il policaprolattone è il legante di base è un materiale bio riassorbibile; è una plastica bio compatibile che a contatto con il calore del corpo umano ha la capacità di essere molto ben tollerata e di dissolversi nel giro di pochi anni.

    Questo la rende sicuramente una applicazione fantastica perché può essere impiantato addirittura nel corpo umano e aiutare la proliferazione di cellule li dove per esempio viene a mancare un tessuto perché è stato esportato per una resezione chirurgica dovuta ad un tumore ad esempio e può essere usato come legante su cui far crescere le cellule che poi andranno a replicare il pezzo mancante.

    Ad esempio pensate a quello che può succedere a livello osseo come ad esempio la resezione di una parte della mandibola e abbiamo miscelato volutamente il policaprolattone con l’idrossiapatite perché a livello molecolare ha una struttura molto simile a quella dell’osso umano.

    L’idrossiapatite quindi alimenta ancora di più e aiuta le cellule a crescere e dal nostro esperimento come si riesce a vedere le cellule che hanno non solo avuto una vitalità superiore alle aspettative ma poi sono riuscite a riprodursi e a portare l’esperimento nella fase finale di successo.

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