I ricercatori stampano in 4D “impianti intelligenti” personalizzati per curare il cancro al seno

Jul 03, 2023

Sono ora aperte le candidature per i 3D Printing Industry Awards 2023. Chi sono i leader nella stampa 3D? Scoprilo il 30 novembre, quando i vincitori delle venti categorie verranno annunciati durante una cerimonia di premiazione dal vivo a Londra.

I ricercatori della Queen’s University di Belfast hanno sviluppato impianti personalizzati stampati in 4D per gestire e curare il cancro al seno. Si dice che questa sia la prima volta che la stampa 4D viene utilizzata per produrre protesi per il cancro al seno.

La stampa 4D è essenzialmente la produzione di oggetti dinamici stampati in 3D dai cosiddetti “materiali intelligenti” che possono modificare le loro caratteristiche e morfologia. Questi cambiamenti possono essere programmati e previsti con precisione e sono controllati da stimoli esterni come variazioni di pH, temperatura, umidità, luce o campi magnetici.

Utilizzando questa tecnologia, il gruppo di ricerca ha prodotto protesi mammarie multiuso che possono essere programmate per cambiare dimensione per adattarsi meglio alla cavità tissutale del paziente. Ciò consente una maggiore personalizzazione e migliori risultati estetici. Inoltre, gli impianti stampati in 4D possono anche rilasciare farmaci chemioterapici esattamente dove sono necessari, proteggendo il paziente dal ritorno delle cellule tumorali nell’area interessata.

“Realizzando, per la prima volta, queste protesi stampate in 4D, la cavità mammaria dopo l’intervento chirurgico può essere ricoperta con una protesi che imita l’elasticità del seno e fornisce una migliore gestione del cancro al seno rilasciando un farmaco chemioterapico che” terrà lontano "Il ritorno del tumore", ha commentato il professor Dimitrios Lamprou, responsabile del progetto e titolare della cattedra di biofabbricazione e produzione avanzata presso la School of Pharmacy della Queen's University di Belfast.

Il documento di ricerca è stato pubblicato sulla rivista Science Direct.

Curare il cancro al seno con la stampa 4D

Si tratta del secondo tumore più comune al mondo: ogni anno si verificano più di 2,3 milioni di casi di cancro al seno, di cui circa il 30% muore a causa della malattia.

La chirurgia conservativa del seno è la strategia principale per il trattamento del cancro al seno in stadio iniziale, tuttavia la recidiva locale del cancro e la perdita di tessuto mammario sono comunemente associate a questo metodo di trattamento. Inoltre, l'uso della radioterapia e della terapia sistemica, pur aumentando le possibilità di sopravvivenza del paziente, comporta una durata del trattamento più lunga ed effetti collaterali spiacevoli. Il team della Queen's University afferma di aver sviluppato un'alternativa interessante a questi metodi.

Data l’eterogeneità tra individui e tumori, i ricercatori sostengono che “un approccio centrato sul paziente è fondamentale” per il trattamento del cancro al seno. È qui che entra in gioco la produzione additiva. I ricercatori sostengono che la stampa 4D rappresenta un’opportunità per migliorare la gestione del cancro al seno attraverso lo sviluppo di “impianti intelligenti”.

Sfruttando lo strumento di progettazione CAD 3D Tinkercad e una biostampante 3D Cellink Bio X, il team di ricerca ha prodotto protesi mammarie con una miscela di sale sodico di carbossimetilcellulosa (CMC) e nanocristalli di cellulosa (CNC). Gli impianti sono stati inoltre caricati con doxorubicina (DOX), un comune farmaco chemioterapico, che potrebbe quindi essere somministrato in modo concentrato e mirato per ridurre la probabilità di recidiva del cancro.

"La chemioterapia svolge un ruolo cruciale nel trattamento del cancro al seno, ma è associata a gravi effetti collaterali", ha spiegato la dott.ssa Niamh Buckley, lettrice della School of Pharmacy e responsabile della valutazione in vitro degli impianti. “L’uso di una tecnologia come questa, che consente la somministrazione concentrata del farmaco proprio dove è necessario, può contribuire a rendere il trattamento più efficace e più gentile”.

I ricercatori hanno anche notato che le scansioni di risonanza magnetica (MRI) o di tomografia assiale computerizzata (TAC) potrebbero essere utilizzate per personalizzare l’impianto in base alle esigenze del paziente. Inoltre, una volta impiantato, il “dispositivo intelligente” stampato in 4D può espandersi per adattarsi meglio al corpo del paziente. Questo cambiamento di dimensioni e forma avviene come risposta ai fluidi interstiziali del paziente (i fluidi che riempiono gli spazi tra le cellule), fornendo un ulteriore livello di personalizzazione in base al profilo del paziente.