Le malattie cardiovascolari sono una delle principali cause di morte in Nord America – La stampa 3D potrebbe cambiare questo.

Le malattie cardiovascolari continuano a mietere la vita di milioni di persone ogni anno in tutto il mondo. Sfortunatamente, rimane una delle principali cause di morte nella maggior parte dei paesi e, secondo le statistiche, questa tendenza è in aumento. Fortunatamente, alcuni ricercatori innovativi hanno rivelato un nuovo metodo di stampa delle vene che potrebbe migliorare i risultati dei pazienti sottoposti a bypass e inaugurare una nuova era della bioingegneria. Ecco tutto quello che devi sapere.

Malattie cardiovascolari – Statistiche

Le malattie cardiovascolari sono la principale causa di morte negli Stati Uniti e nella maggior parte delle nazioni industrializzate del mondo. Molti fattori hanno contribuito a questa situazione, tra cui una dieta malsana, consumo di alcol, scarsa qualità dell’aria e abuso di tabacco. Tutte queste azioni possono portare una persona a contrarre malattie cardiovascolari.

Trattare le malattie cardiovascolari oggi

Quando si esamina il numero di vittime di malattie cardiache ogni anno, non sorprende scoprire che è stato dedicato un notevole impegno per aiutare queste persone. In molti casi è necessario un intervento di bypass. Questa procedura introduce una vena artificiale che aggira il percorso ostruito e crea una nuova via, consentendo al sangue di fluire nuovamente in modo fluido e con la corretta pressione.

La creazione di questi innesti vascolari è stata oggetto di studio per molti anni, poiché è estremamente difficile ricreare una vena che abbia la stessa resistenza e le stesse caratteristiche delle versioni naturali. Attualmente, la biostampa basata su estrusione e i metodi a idrogel consentono ai professionisti di creare percorsi e condotti specifici quando necessario. Tuttavia, questi metodi di biostampa presentano delle limitazioni.

Queste limitazioni includono minore durata, resistenza e integrità strutturale. Le vene stampate non sono sufficientemente robuste da mantenere la loro struttura quando vengono estese oltre certe lunghezze. Di conseguenza, hanno un tasso di fallimento più elevato rispetto a quanto desiderato dai professionisti medici. Fortunatamente, un gruppo di ricercatori ha ideato modi innovativi per rendere le vene artificiali più forti e durature.

Dettagli dello studio

Lo studio, “Fabbricazione di un innesto vascolare conforme mediante stampa a estrusione e tecniche di elettrofilatura“, approfondisce vari metodi per migliorare la resistenza alla trazione e alla pressione di queste stampe al fine di fornire ai pazienti costrutti vascolari di piccolo diametro più affidabili.

Tecnica di elettrofilatura

I ricercatori hanno introdotto un nuovo metodo di creazione di questi elementi chiamato elettrofilatura. Questo metodo ha integrato il rinforzo in fibra sui innesti vascolari stampati in 3D con gelMA. In particolare, è stato creato un nuovo sistema di stampa 3D a stampa a strati aggiuntivi che integra una forza elettrostatica per intrecciare strutture nanofibrose nelle vene artificiali.

Fonte – Advanced Materials Technologies

Questa strategia ha permesso ai ricercatori di creare vene con spessore della parete uniforme lungo tutta la lunghezza. Inoltre, la struttura delle vene è stata progettata per comportarsi come la matrice extracellulare (ECM) dei tessuti nativi. Il setup di stampa con mandrino rotante verticale ha combinato due teste di elettrofilatura con idrogel gelMA preriscaldato erogato tramite una testa di stampa a estrusione.

In particolare, il mandrino verticale è stato ruotato a 20 rpm. Questa velocità ha permesso ai ricercatori di mantenere l’idrogel a un flusso costante di 0,22 mL min⁻¹ dal beccuccio conico da 18 G. Specificamente, è stato creato un Gelatin-methacryloyl (gelMA) per i test. È stato mescolato con altri additivi, tra cui anidride metacrilica, prima di essere collocato in una soluzione tampone di fosfato salino. Questo passaggio ha mantenuto il pH bilanciato, consentendo alla struttura di indurirsi uniformemente quando esposta alla luce.

Nanofibre

Una volta indurito il gelatin-methacryloyl (gelMA), viene aggiunto uno strato strutturale di nanofibre. Questa aggiunta rafforza le vene artificiali. Le nanofibre sono state create utilizzando diverse miscele di soluzioni polimeriche di poli(caprolattone) (PCL) e di poli(L-lattide-co-ε-caprolattone) (PLCL). Curiosamente, queste nanofibre condividono molte caratteristiche con le fibre muscolari umane naturali.

Testare i nuovi metodi

I ricercatori hanno condotto vari test per esaminare la loro creazione e le sue capacità. In particolare, i test hanno coperto una serie di categorie, tra cui pressione, capacità, durata e altro. I ricercatori hanno utilizzato un reometro Kinexus Ultra+ nella prima serie di test. Il dispositivo è stato configurato con una geometria a piastre parallele sabbiata da 40 mm come parte di questo approccio.

Pressione di scoppio

Il test della pressione di scoppio è stato un ulteriore passo compiuto dal team. Questo è stato un passaggio essenziale poiché i metodi attuali presentano numerosi problemi a causa di una pressione di scoppio inferiore alla media rispetto alle vene umane reali.
Hanno iniziato testando l’innesto gelMA rinforzato con fibre su una macchina di prova universale Instron 3367 personalizzata. Sono riusciti a far fluire il sangue nella vena creata in modo simile a come fa un cuore, consentendo al team di osservare quanta pressione le loro unità possono sopportare.

Resistenza alla trazione

I ricercatori hanno testato la resistenza alla trazione in tutte le direzioni. I metodi tradizionali si sono dimostrati fragili quando stirati o schiacciati, con il gel incapace di mantenere la circonferenza sotto estensione. La nanostruttura aggiunta è stata progettata per prevenire questo.
Il team ha testato per garantire che le strutture fossero solide sia in direzione circonferenziale che longitudinale. I risultati hanno evidenziato la maggiore durata dei percorsi vascolari rinforzati con nano. Sono riusciti a mantenere la loro struttura sotto condizioni di prova che superavano i requisiti.

Test citotossicità

Un’altra preoccupazione era come il corpo avrebbe accettato queste procedure. È stato eseguito un test citotossicità per confermare che queste nuove vene non sarebbero state immediatamente respinte dal corpo. I risultati hanno mostrato risultati simili ai metodi attuali, sebbene con prestazioni superiori in termini di durata e uniformità.

Risultati dei test – Malattie cardiovascolari

I risultati dei test hanno dimostrato che il team è riuscito a creare vene artificiali con caratteristiche simili a quelle dei loro corrispondenti naturali. Sotto i test di pressione di scoppio e le prove di resistenza alla trazione, queste unità hanno funzionato come tessuto umano reale, aprendo la porta a una nuova era dei biomateriali stampati in 3D.

Benefici dello studio sulle malattie cardiovascolari

Ci sono molti vantaggi derivanti dalla possibilità di stampare in 3D vene così robuste come i percorsi sanguigni naturali. Innanzitutto, consente ai professionisti sanitari di accedere a questi servizi più facilmente. Man mano che più persone si trovano ad affrontare rischi per la salute, la domanda di prodotti per la salute cardiovascolare crescerà sicuramente.

Costi più bassi

I metodi attuali di bypass cardiaco sono efficaci ma necessitano di miglioramenti. Questo ultimo sviluppo migliorerà i risultati e renderà queste opzioni più accessibili alle masse. Questa ricerca consente la stampa costante e semplice di questi prodotti quando necessario. In futuro, questi costi diminuiranno ulteriormente man mano che il team approfondirà la ricerca e lo sviluppo dei materiali.

Innesti vascolari a piccolo diametro

Uno dei principali vantaggi di questa scoperta è che consente ai professionisti sanitari di creare innesti vascolari a diametro più piccolo. In passato, i metodi di stampa delle vene erano limitati dallo spessore minimo che si poteva ottenere nei passaggi. Questa limitazione era dovuta a una mancanza di integrità strutturale.
Questo ultimo sviluppo migliora le prestazioni strutturali delle vene bio‑stampate ultra‑sottili, consentendo ai ricercatori di creare modelli più piccoli e precisi quando necessario. Inoltre, richiede meno tempo per stampare queste alternative durevoli.

Innesto più lungo

Un altro importante beneficio che questo studio porta all’industria è la capacità di stampare innesti più grandi. Il gel utilizzato nei metodi precedenti non possedeva l’integrità strutturale necessaria a resistere ai cambiamenti di pressione nelle stampe più lunghe. Man mano che la vena aumentava di lunghezza, le fluttuazioni di pressione e il rischio di collasso crescevano.
Questo nuovo metodo di stampa 3D con rinforzo a nanofibre elimina questo problema poiché ogni sezione della vena ha una forza e uno spessore equivalenti. Questo approccio consente percorsi più complessi e più lunghi, il che potrebbe tradursi nel salvataggio di molte vite negli anni a venire.

Ricercatori delle malattie cardiovascolari

La ricerca è stata guidata da Faraz Fazal e ospitata presso la Heriot‑Watt University in collaborazione con il Roslin Institute dell’Università di Edimburgo. Altri ricercatori che hanno contribuito al progetto includono Ferry P.W. Melchels, Andrew McCormack, Andreia F. Silva, Ella‑Louise Handley, Nurul Ain Mazlan, Anthony Callanan, Vasileios Koutsos e Norbert Radacsi.

Aziende che possono sfruttare lo studio sulle malattie cardiovascolari

Questa ultima scoperta farà sicuramente scalpore nel settore medico. Potrebbe contribuire a migliorare la vita di milioni di persone e allo stesso tempo generare entrate per le aziende abbastanza intelligenti da sfruttarla tempestivamente. Ecco alcune aziende che hanno la posizione per realizzare questo obiettivo.

1. Abbott Laboratories

ABT Grafico dei prezzi

Abbott Laboratories (ABT ) opera dal 1888 ed è un importante fornitore di soluzioni sanitarie cardiovascolari, neurologiche e metaboliche. L’azienda offre stent, valvole cardiache e dispositivi impiantabili utilizzati a livello globale per aiutare le persone con malattie cardiovascolari a vivere una migliore qualità della vita.

L’azienda ha numerosi uffici e impiega più di 90 000 persone in tutto il mondo. Detiene brevetti su diversi dispositivi per la cura del cuore e ha prodotti in oltre 100 mercati. Oggi, Abbott Laboratories è uno dei nomi più riconosciuti nel settore delle cure cardiovascolari. Il produttore ha registrato una notevole crescita recentemente grazie a una combinazione di innovazione e ulteriore posizionamento sul mercato.

Abbott Laboratories ha registrato un fatturato di 22 miliardi di dollari nel 2024 secondo le sue ultime dichiarazioni. È quotata a livello globale sui mercati di New York, Chicago, Pacific, Svizzera e Londra. Tutti questi fattori e la dedizione dell’azienda a guidare l’innovazione nelle cure cardiovascolari rendono questa azione un’aggiunta intelligente al tuo portafoglio.

2. Boston Scientific Corporation

BSX Grafico dei prezzi

Boston Scientific Corporation (BSX ) è stata fondata nel 1979 nel Massachusetts. È rapidamente salita nel mercato diventando oggi un fornitore di primo piano di dispositivi cardiovascolari, nota soprattutto per i suoi stent, pacemaker e defibrillatori impiantabili. Questi dispositivi aiutano a salvare migliaia di vite in tutto il mondo ogni anno.

Inoltre, l’azienda ha assunto diversi impegni per creare un mercato più sostenibile. È stata riconosciuta per i suoi sforzi, inclusa l’inclusione nel Dow Jones Sustainability Index e nella lista delle aziende più giuste di Forbes America. Recentemente, Boston Scientific Corporation ha subito una riorganizzazione aziendale mirata a migliorare l’efficienza e a rafforzare la fiducia degli investitori. Questa mossa ha dato grandi risultati, con l’azienda che ha mostrato un movimento positivo delle azioni nel 2024.

Futuro delle stampanti 3D nella salute

Il futuro dell’assistenza sanitaria dipenderà dalla capacità di mettere a disposizione del pubblico queste soluzioni a basso costo. Questa nuova tecnica ibrida potrebbe aprire la strada a cure più rapide e accessibili per chi ne ha più bisogno. Ecco alcune altre innovazioni nella stampa 3D in ambito sanitario che stanno facendo scalpore.

Farmaci stampati in 3D

Il settore dei farmaci stampati in 3D sta crescendo con nuove tecniche di produzione che emergono settimanalmente. Questo mese sono stati registrati sviluppi entusiasmanti, poiché un team di ricercatori ha creato un metodo per verificare dosaggio e qualità in tempo reale. Questo sviluppo potrebbe consentire di stampare i medicinali più rapidamente e in luoghi remoti, salvando milioni di vite ogni anno.

Organi stampati in 3D

Quando si pensa allo sviluppo di medicinali stampati in 3D, potresti non considerare dove e come testare queste creazioni. Fortunatamente, un team innovativo di ingegneri ha creato una stampante 3D “body‑on‑chip” che consente test approfonditi dei farmaci in modo sicuro. Il nuovo metodo riduce i costi e permette ai ricercatori di creare caratteristiche corporee specifiche per testare concetti.

Stampa di tessuto cerebrale

La biostampa è un tema di grande attualità che apre la porta a nuove cure e procedure. Gli ingegneri lavorano da anni per ricreare determinati tipi di tessuto presenti nel corpo. Per la prima volta, i ricercatori hanno creato con successo un tessuto che imita quello cerebrale in laboratorio. L’alternativa stampata in 3D integra un gel morbido che consente ai neuroni di crescere e interagire tra loro, replicando il loro comportamento in un cervello normale.

La stampa 3D può aiutare i pazienti con malattie cardiovascolari

Questi sviluppi aprono la porta a un nuovo livello di cure cardiovascolari in cui i fornitori possono offrire assistenza più rapidamente ed efficientemente. Creare trattamenti cardiovascolari più forti, più lunghi e più sicuri riduce i tassi di fallimento e potrebbe prolungare la vita di milioni di pazienti oggi. Pertanto, dovresti aspettarti di sentire ulteriori notizie su questo studio nei prossimi mesi.

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