La stampa 3D può sembrare un oggetto di fantascienza, ma oggi svolge un ruolo importante nell'assistenza medica. I medici possono utilizzare questa tecnologia per migliorare gli interventi chirurgici, creare protesi e impianti migliori e più convenienti e persino sviluppare rapidamente attrezzature mediche. Ecco alcuni dei principali modi in cui ospedali e medici utilizzano la stampa 3D e come potrebbe trasformare la vostra assistenza sanitaria in futuro.
La stampa 3D negli ospedali
Nel 2010, solo tre ospedali disponevano di strutture interne per la stampa 3D. Nel 2019 il numero è salito a 113. Permette ai medici di osservare l'anatomia del paziente prima di effettuare un intervento chirurgico. Possono anche esercitarsi su di essa prima dell'intervento. Questo può portare a risultati chirurgici migliori. Uno studio del 2019 pubblicato sulla rivista JAMA Network Open ha rilevato che i medici che hanno utilizzato un modello 3D per prepararsi agli interventi di tumore al rene hanno riportato tempi operativi più brevi, meno perdite di sangue durante gli interventi e degenze ospedaliere più brevi. Un altro studio del 2021 ha rilevato che i lunghi interventi chirurgici si riducevano da 1,5 a 2,5 ore quando i chirurghi usavano modelli 3D per guidarli.
Per creare i modelli, i medici di solito inseriscono i dati di imaging delle scansioni TC o RM in uno speciale programma software. Questo crea un file di progettazione assistita dal computer che viene inviato a una stampante 3D che stampa un modello fisico vero e proprio.
Protesi
Le protesi cambiano la vita se ne avete bisogno. Ma le protesi stampabili in 3D potrebbero cambiare ancora di più le cose. Aiutano ingegneri e medici a sviluppare protesi completamente personalizzate per adattarsi alla persona. Inoltre, la stampa 3D ha reso questa tecnologia più accessibile e conveniente, in quanto le protesi "fai da te" possono essere stampate da chiunque, ovunque.
Un'organizzazione che aiuta le persone bisognose è e-NABLE, una rete di progettisti, ingegneri e medici volontari che creano protesi stampabili in 3D. Hanno realizzato più di 8.000 arti protesici per persone in tutto il mondo.
Impianti medici
Se gli impianti dentali sono stati tra i primi utilizzi approvati della tecnologia 3D, da allora la FDA l'ha approvata per ginocchia, anche, caviglie, spine dorsali e crani. Questi impianti sono spesso più sottili e meno costosi di quelli prodotti tradizionalmente. Uno studio condotto su persone che si sono sottoposte a un intervento di sostituzione dell'anca con un impianto 3D ha riferito di una migliore stabilità e di un minore dolore rispetto a coloro che avevano un impianto normale. Una teoria è che gli impianti 3D abbiano favorito la crescita dell'osso più degli impianti tradizionali.
Gli impianti stampati in 3D possono anche essere più simili all'osso del corpo. Uno studio condotto su persone con fusioni spinali che hanno utilizzato impianti 3D ha rilevato che l'intervento è riuscito quasi sempre (99%).
Apparecchiature mediche
Strumenti chirurgici come pinze, pinze, emostatici e divaricatori possono ora essere prodotti con la tecnologia 3D. Un vantaggio è che possono essere modificati rapidamente dopo che i chirurghi li hanno utilizzati e hanno fornito un feedback. Possono anche essere utili quando i problemi della catena di approvvigionamento portano a una carenza di attrezzature mediche. Durante la pandemia COVID-19, ad esempio, quando i ventilatori scarseggiavano, un team della Oregon Health & Science University ha sviluppato un ventilatore a basso costo prodotto con la tecnologia di stampa 3D. Il dispositivo è così semplice che non richiede elettricità e può essere realizzato in appena 3 ore, per meno di 10 dollari l'uno.
Cosa c'è nel futuro?
Tessuto corporeo in 3D
Molti grandi ospedali sono già in grado di stampare un modello 3D di parti del corpo o organi per aiutare i chirurghi a pianificare un intervento. Ma questi tessuti e organi sono creati solo in plastica dura o gomma. Una nuova ricerca potrebbe produrre una versione più autentica. Nel 2020, i ricercatori della Carnegie Mellon University hanno realizzato il primo modello di cuore umano a grandezza naturale, stampato in 3D e composto da una sostanza chiamata alginato, molto simile al tessuto cardiaco reale. Questo rende più facile per i chirurghi tagliarlo e manipolarlo, proprio come farebbero con un cuore vero durante una procedura medica.
Una sfida è stata quella di far sì che gli organi rimanessero uniti durante la stampa, poiché la gravità spesso fa muovere il materiale biologico noto come biolink. I ricercatori della Carnegie Mellon University sono riusciti a realizzare il cuore con una tecnica nota come Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels (FRESH). Questa tecnica utilizza un ago per iniettare una soluzione di materiale biologico, o biolink, in un idrogel morbido, che sostiene l'oggetto durante la stampa. Una volta terminato, si applica il calore per far sciogliere l'idrogel.
La speranza è che, alla fine, modelli come questo siano in grado di fornire una struttura a cui le cellule possano aderire e crescere, consentendo ai medici di riparare o addirittura sostituire completamente gli organi umani.
Pillole 3D
Man mano che i medici si muovono verso una medicina più personalizzata, la speranza è che le pillole 3D si muovano di pari passo. Ciò consente ai farmacisti di produrre rapidamente pillole con dosaggi, forme, dimensioni e caratteristiche di rilascio personalizzate per ogni persona. Al momento è disponibile solo un farmaco 3D, lo Spritam (levetiracetam), un farmaco antiepilettico approvato dalla FDA nel 2015. Consente ai medici di prescrivere una dose molto elevata, che non è possibile con i metodi convenzionali.
Ma le pillole 3D non sono decollate, in parte perché la loro stampa richiede tempo. I ricercatori hanno però trovato una nuova tecnica di stampa in cui il farmaco viene sciolto in una soluzione di una sostanza chimica attivata dalla luce. In questo modo si solidifica rapidamente e forma una compressa stampata. Alcuni farmaci possono ora essere stampati in soli 7 secondi. I ricercatori sperano che un giorno le pillole possano essere stampate utilizzando la luce dello schermo dello smartphone.
