Trattamento con plasma durante la stampa 3D migliora l'accettanza degli impianti

Funzionalizzazione della superficie tramite una sorgente al plasma integrata nella produzione additiva. © Fraunhofer IST, Falko Oldenburg / Surface functionalization via a plasma source integrated into additive manufacturing. © Fraunhofer IST, Falko Oldenburg

Trattamento plasma di una componente stampata in 3D. © Fraunhofer IST, Paul Kurze / Plasma treatment of a 3D printed component. © Fraunhofer IST, Paul Kurze

Artificali anche di anca, valvole cardiache su misura o vasi sanguigni adattati – impianti, soprattutto basati su cosiddetti scaffolds, cioè strutture di supporto stampate in 3D, giocano un ruolo sempre più importante nella medicina rigenerativa e personalizzata. È importante che gli scaffolds vengano ben accettati dalle cellule del corpo e che non si verifichino reazioni di rigetto. Un pretrattamento con plasma può creare le condizioni necessarie. Nel centro di eccellenza Medicina e Tecnologie Farmaceutiche, ricercatrici e ricercatori dell'Istituto Fraunhofer per Tecnologie di Strati e Superfici IST sono riusciti a integrare una sorgente di plasma in una stampante 3D, in modo che la superficie possa essere modificata. L'obiettivo è trattare gli scaffolds con plasma già durante il processo di stampa, per ottenere le proprietà desiderate.

Tramite un trattamento con plasma, la superficie degli impianti stampati o dei singoli filamenti può essere modificata. Si formano gruppi contenenti ossigeno, che migliorano l'adesione del scaffold e facilitano anche la distribuzione delle cellule all'interno e sulla superficie dello scaffold. Se al plasma viene aggiunto un cosiddetto "costituente di strato", si possono generare strutture funzionali aggiuntive sulle strutture di supporto, che possono stabilire legami chimici o interazioni elettrostatiche con cellule intere o biomolecole. In questo modo, ad esempio, si può migliorare l'adesione cellulare o legare proteine, come anticorpi, alle superfici. La tecnologia descritta non è interessante solo per l'implantologia, ma anche nella produzione di farmaci stampati in 3D, ad esempio quando si desidera regolare l'adesione tra materiali diversi.

Attualmente, per il trattamento con plasma si utilizza una sorgente puntiforme, che permette di modificare strutture stampate su una superficie relativamente piccola con alta risoluzione. La particolarità è che la sorgente stessa è abbastanza piccola da poter essere integrata in una stampante 3D di uso comune con altezza di costruzione ridotta. Ciò consente di collegare direttamente il trattamento al processo di stampa, senza ulteriori modifiche, subito dopo la stampa di uno strato. L'obiettivo a lungo termine è l'uso di una sorgente ad anello, montata intorno alla testina di stampa, che permetta di modificare la superficie immediatamente durante il processo di stampa.

Informazioni di background sul Centro di Eccellenza Fraunhofer per Medicina e Tecnologie Farmaceutiche

L'obiettivo del Centro di Eccellenza per Medicina e Tecnologie Farmaceutiche è quello di trasformare rapidamente le idee in pratica come un innovatore – sempre con un'attenzione particolare alla sicurezza degli utenti. A tal fine, gli istituti Fraunhofer ITEM e IST, insieme all'ente Fraunhofer IMTE, combinano le proprie competenze e sviluppano in stretta collaborazione con università e organizzazioni tecnologie mediche innovative. Come rete di esperti interdisciplinari, il centro di eccellenza trasmette concetti di formazione e know-how trasversale, creando condizioni ideali per accelerare lo sviluppo scientifico dalla medicina e dalla tecnologia farmaceutica verso applicazioni per i pazienti. L'offerta comprende servizi di consulenza e sviluppo nelle tecnologie neuro e inalatorie, nonché nella tecnologia farmaceutica, nei campi di imaging, produzione additiva, formulazione di farmaci e tecnologia degli aerosol.