Nel mondo medico e chirurgico, i materiali lavorati con la stampa 3D medicale offrono esempi importanti per la progettazione di parti funzionali, sia a contatto diretto con il paziente che per la costruzione di strumenti ad uso esterno o più generico. Pensiamo, ad esempio, ai dispositivi per la somministrazione di farmaci, di inalatori oppure iniettori ma anche a modelli di organi o dentali.
Tecnologie di stampa 3D medicale in primo piano: SLA e resine
Uno dei produttori di stampanti 3D medicali più conosciuti per applicazioni professionali è sicuramente Formlabs, che ha destato grande interesse con i nuovi modelli delle sue stampanti 3D con tecnologia SLA (o stereolitografia laser): la Form 4B e la Form 4BL, ideali anche per applicazioni nel settore dentale.
Questi modelli completano la gamma delle stampanti 3D laser di Formlabs che include anche la Form 4 e la Form 4L, più votate alle applicazioni industriali della stampa 3D.
Le stampa 3D medicale con resine SLA utilizza un laser concepito per polimerizzare la resina liquida trasformandola in plastica indurita attraverso un processo di fotopolimerizzazione. La stereolitografia laser è uno dei processi più apprezzati dal settore medico per l’alta risoluzione, precisione e versatilità dei materiali.
Grazie a stampanti 3D come quelle Formlabs, è possibile costruire anche dime e fissaggi di prova per testare gli inalatori, protesi e plantari biocompatibili, strumentazione medicale specifica per impianti della spina cervicale o forniture mediche d’emergenza.
Impatto della stampa 3D nel settore medicale
Il campo medicale ha un larghissimo margine per applicazioni realizzate con la stampa 3D.
Male o bene che sia, dal momento in cui è iniziata la pandemia c’è stata una accelerazione di processi già in piedi ma che avevano in un qualche modo bisogno di sprint per partire. Durante il periodo di Covid-19, infatti la tecnologia e in particolare le macchine per la stampa a 3D sono intervenute permettendo di evitare diversi stop e interruzioni.
A prescindere dal periodo di emergenza, la cultura intorno alla stampa 3D nel settore medicale ha iniziato a evolversi al punto che, piano piano, hanno fatto capolino le enormi possibilità disponibili. Creare strumentazione interna come devices medici o per protesi anche permanenti e parti pronte all’uso per lo studio di patologie si è dimostrata infatti una necessità reale.
Parliamo, più a lato pratico di: tamponi, parti per inalatori, strumentazione di emergenza ma anche di dispositivi medici con normale routine di utilizzo, protesi, dime e parti del settore dentale.
La stampa 3D per il mondo medicale è realmente in grado di portare moltissimo valore aggiunto ai prodotti in ambito clinico, nella qualità delle produzioni a scopo medicale e chirurgico: fra questi spiccano l’opportunità di produrre in piccoli lotti, parti ultra personalizzate e on-demand, riduzione dei costi e dei tempi di produzione.
Dalle applicazioni protesiche alla strumentazione chirurgica: il potente contributo della stampa 3D nel mondo medicale
Le resine possono essere adottate in campi di applicazioni funzionali anche di ispirazione più meccanica che scientifica per la costruzione, ad esempio, di device medicali e dime, per facilitare l’avviamento dei test di validazione degli strumenti stessi. Ecco una carrellata dei materiali più interessanti per applicazioni biomedicali e chirugiche.
BioMed Flex 80A Resin
BioMed Flex 80A è un materiale flessibile e robusto per uso medico, adatto ad applicazioni che richiedono resistenza, biocompatibilità e trasparenza.
Questo materiale, come cita il sito web Formlabs: “è conforme alla norma ISO 10993 e certificato Classe VI USP viene prodotto in una struttura dotata di certificazione ISO 13485 e registrata presso l’Agenzia per gli alimenti e i medicinali degli Stati Uniti (FDA). Può essere usato in applicazioni destinate al contatto a lungo termine con la pelle (> 30 giorni) e a breve termine con le membrane mucose (< 24 ore)”.
La BioMed Flex 80A resin è ideale per:
• Dispositivi medicali e componenti biocompatibili e flessibili
• Dispositivi medici destinati al contatto a breve termine con le membrane mucose
• Modelli di tessuti robusti destinati all’uso in sala operatoria
BioMed Elastic 50A Resin
Un altro materiale interessante è questo. Una delle sue caratteristiche è quella di “Ridurre la durata del workflow grazie all’eliminazione dello stampaggio a iniezione e produrre direttamente dispositivi medici confortevoli e su misura per i pazienti e modelli di tessuti molli che le équipe chirurgiche possono usare come riferimento in sala operatoria”.
BioMed Elastic 50A Resin è ideale per:
• Dispositivi medici confortevoli destinati al contatto a lungo termine con la pelle
• Modelli dei tessuti molli, ad esempio organi, muscoli, cute e sistemi vascolari di piccole dimensioni
BioMed Durable Resin
Questo ultimo prodotto nasce, in particolare, come materiale per la costruzione di parti e applicazioni biocompatibili che richiedono resistenza a urti, rottura e abrasione.
“Questa resina è Certificata Classe VI USP, e può essere usata in applicazioni destinate al contatto a lungo termine con la pelle e a breve termine con i tessuti, le ossa e la dentina (< 24 ore)”.
In particolare, è ideale per:
• Strumenti su misura per i pazienti
• Strumenti monouso
Biocompatibilità: un tema da non dimenticare
La biocompatibilità gioca un ruolo fondamentale e importantissimo. Se un materiale è biocompatibile, può entrare a contatto con il corpo umano senza causare danni, lesioni o rigetto.
Attenzione: accertarsi che i materiali siano certificati e che le procedure di utilizzo siano corrette rende il prodotto finale sicuro per i pazienti.
La precisione è un tema importante nel biomedicale
Per un elemento protesico o ortesico stampato con successo, ad esempio, è fondamentale la precisione in termini di dimensioni, ergonomia e adattabilità al paziente, per ottenere un “incastro perfetto” con la parte del corpo con cui andranno a contatto.
Solo così sarà possibile svolgere un’attività che porti un reale vantaggio al paziente e un miglioramento in termini di ripresa.
Ma anche nell’ambito della strumentazione chirurgica i dettagli non sono da sottovalutare. L’abilità della stampa 3D medicale di garantire geometrie perfette e parti di alta qualità anche su elementi di piccole dimensioni, è un asset importante che fa di questa tecnologia un alleato prezioso nella produzione finale di componentistica ad uso clinico.
I numeri della stampa 3D medicale e le previsioni
Il report di Lux Research ‘Will 3D printing replace conventional manufacturing?’ pubblicato nell’aprile del 2022 descrive diversi scenari nell’industria manufatturiera in cui la stampa 3D ha attualmente un ruolo rilevante e analizza l’evoluzione futura in termini di strategie e modelli di business.
Nell’industria manifatturiera ad esempio nei prossimi anni, “la percentuale maggiore di crescita si registrerà nelle parti per uso finale, che oggi coprono il 23% del mercato e nel 2030 saranno al 38%. Le industrie medicale e dentarie copriranno la quota maggiore di pezzi finiti (4,5 miliardi di dollari), seguite dall’industria aerospaziale (3,9 miliardi)”.
La stampa 3D nel settore medico e sanitario così come in quello dentale è una partita ancora in gran parte da svolgere.
Le prospettive sono floride, le regole da seguire, a volte molto strette e rigide a causa del fatto che l’utilizzatore finale delle diverse applicazioni è proprio un paziente, al quale si deve rivolgere il meglio della qualità ottenibile dai processi di ricerca e sviluppo su prodotti, protesi o device.
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