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Stampa 3D in odontoiatria: una “santa Alleanza” tra la tecnica e la terapia

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Carlo Mangano MD DDS ICD, Presidente Eletto della Digital Dentistry Society
Carlo Mangano MD DDS ICD

Carlo Mangano MD DDS ICD

gio. 14 febbraio 2019

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Negli ultimi anni lo sviluppo della stampa 3D per applicazioni mediche ed odontoiatriche è aumentato in modo sorprendente, per la grande possibilità di ottenere prodotti personalizzati, risparmi sulle produzioni, semplificazione nell’elaborazione di dati delle immagini e miglioramento continuo dei materiali utilizzabili.

L’attenzione si concentra principalmente sulle applicazioni in chirurgia orale, protesi e conservativa, ortodonzia, con un numero ancora limitato di applicazioni in parodontologia ed endodonzia.

Questo tipo di stampa rende possibile la realizzazione di componenti con forme geometriche complesse altrimenti non ottenibili coi processi industriali tradizionali, perché l’oggetto è “stampato” aggiungendo il materiale da costruzione strato dopo strato. L’intero processo della tecnologia di produzione additiva in Odontoiatria può essere sostanzialmente suddiviso in quattro fasi:

  • Creazione di un modello 3D digitale progettato con software che rielaborano le scansioni intraorali, facciali o di una tomografia computerizzata.
  • Affettatura del modello in molti strati bidimensionali.
  • Stampa del prodotto finale strato dopo strato.
  • Post-processing dell’oggetto stampato.

Questo flusso di lavoro di base può essere applicato per le diverse tecnologie di stampa 3D, utilizzando una vasta gamma di materiali come polimeri, metalli e ceramiche. Nell’ultimo decennio, ha suscitato parecchio interesse l’utilizzo della tecnologia nella medicina rigenerativa, nell’ingegneria dei tessuti e nella ricerca. Nella prima sta guadagnando ampia popolarità il processo che crea tessuti artificiali combinando cellule e polimeri. La Biostampa (Bioprinting) che utilizza tali stampanti è in continua evoluzione per generare “tessuti artificiali” e per consentire la produzione di complessi modelli 3D in vitro.

La produzione additiva ha dato un nuovo volto alla disciplina delle terapie con cellule staminali con la possibilità di stampare le cellule nel complesso 3D funzionale desiderato, impiegandolo per il trapianto e la rigenerazione dei tessuti. Una moltitudine di materiali viene utilizzata per fabbricare scaffold 3D caricati con cellule, come ad esempio chitosano, composti di silicato di calcio e materiali polimerici che possono rilasciare in maniera controllata agenti bioattivi.

Ormai questi processi di stampa possono arrivare a risoluzioni di pochi micron, in base alla tecnologia usata, ma è affascinante pensare che si può giungere fino a risoluzioni di 100 nanometri (un decimo di micron) con una tecnologia denominata Two Photon Polymerization (2PP), che utilizza un femtolaser pulsante in termini di femtosecondi vale a dire un milionesimo di miliardesimo di secondo (10-15 secondi). I materiali fotosensibili, vengono polimerizzati con una precisione di 1 nanometro.

Una tecnologia in rapida evoluzione che permette la stampa di biotessuti, dove scaffolds di vari biomateriali sono caricati con cellule.

Applicazioni cliniche
Lo sviluppo di apparecchiature sempre più sofisticate per la tomografia computerizzata (CT) e dedicate al distretto maxillo-facciale come la CBCT (Cone Beam Computed Tomography), ha permesso diagnosi più precise e una miglior pianificazione del trattamento terapeutico. La stampa 3D ha trovato applicazione negli ultimi decenni nella chirurgia orale e maxillofacciale, quando nei primi anni ‘90 vennero fabbricati modelli anatomici usando metodi stereolitografici basati su dati CT.

Da allora, grazie all’evoluzione tecnologica, si possono stampare guide chirurgiche di perforazione e di taglio, innesti e protesi ossee su misura del difetto osseo da ricostruire (custom made), rendendo questo tipo di stampa uno strumento importante nella chirurgia orale e maxillofacciale.

I materiali e le tecniche di laboratorio tradizionali usate per fabbricare le protesi dentarie fisse e mobili, richiedono tempo e numerosi passaggi. La ricerca in corso basata su nuovi materiali stampati in 3D per fabbricare protesi fisse e rimovibili, ha dimostrato risultati positivi per quanto riguarda le proprietà fisiche e tecniche. È possibile stamparle direttamente con una estetica accettabile e riducendo il numero di appuntamenti per il paziente.

In ambito ortodontico, si possono produrre dispositivi personalizzati, efficienti, altamente precisi e riproducibili. Il trattamento ortodontico fisso è una procedura lunga e costosa: ridurlo al minimo assieme al numero di appuntamenti non è solo favorevole per il paziente, ma evita anche la possibile demineralizzazione dei denti e il riassorbimento radicolare (Abella et al., 2018).

Anche nella disciplina endodontica questa stampa porterà grandi cambiamenti. Il passaggio dal flusso di lavoro manuale a quello digitale può dare luogo a una razionalizzazione della procedura con maggiore precisione e miglioramento del comfort del paziente (Shah 2018).

Un’altra area dell’odontoiatria in cui viene utilizzata è la parodontologia. La stampa 3D trova la sua applicazione soprattutto nelle procedure di rigenerazione guidata dei tessuti per produrre griglie/impalcature da utilizzare per creare spazio per la rigenerazione ossea e parodontale. Per quest’ultima scaffolds personalizzati stampati in 3D sono stati applicati su uomo.

La stampa 3D rivoluzionerà l’odontoiatria e le diverse tecnologie applicate permetteranno di utilizzare una grande varietà di materiali innovativi, per creare scaffolds personalizzati per l’ingegneria dei tessuti nella chirurgia orale. Gli approcci sperimentali ne prevedono già la produzione come trasportatori di fattori di crescita o altre molecole bioattive cosi come di cellule.

I risultati di numerosi studi mostrano che questa stampa ha molti vantaggi anche nella fabbricazione di protesi maxillo-facciali custom made. Con il progresso nei materiali e nelle sempre più sofisticate tecnologie di stampa si assisterà ad un cambiamento dei flussi di lavoro in Odontoiatria con un enorme potenziale di trasformazione anche delle metodologie dei trattamenti terapeutici.

L'argomento sarà approfondito sull'edizione italiana di Cad Cam aprile con un servizio più ampio a cura dello stesso Autore.

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