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.
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.
“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 bambino. Il “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”.
Rassegna stampa
Il Sole 24 Ore – Prosilas cresce con stampi in 3D nel settore biomedico di Michele Romano – 25/7/19
3D4Growth – Prosilas: ritorno alla vita grazie alle tecnologie di Additive Manufacturing di Francesco Puzzello – 3/12/19
Ospedale Bambino Gesù – Blog – Impiantato primo “bronco” 3D su bimbo di 5 anni – 3/12/19
Ansa.it – Bronco riassorbibile in 3D restituisce il respiro a un bambino di 5 anni – di Silvana Logozzo 3/12/19
Rai News – Bronco riassorbibile in 3D ridà il respiro a un bimbo – 3/12/19
Cronache Maceratesi – Bronco in 3D salva la vita ad un bambino – 3/12/ 19 di Laura Boccanera
TGcom24 – Bambino Gesù, bronco riassorbibile in 3D ridà il respiro a un bimbo – 3/12/19
01Health – Stent biocompatibile stampato in 3D per un bambino– 9/12/19
“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”