Progettazione e caratterizzazione meccanica di geometrie innovative per la realizzazione di scaffold finalizzati alla ricostruzione mammaria = Scaffolds for breast reconstruction: optimization and numerical analysis of innovative designs

Il cancro al seno è il più comune tumore maligno diagnosticato nei pazienti di sesso femminile. Il suo trattamento prevede l’utilizzo di diverse tecniche (conservative e non), tuttavia, spesso si ricorre alla rimozione della mammella malata. Viene, quindi, proposta alla paziente la ricostruzione del seno, tecnica largamente diffusa che implica l’insorgenza di numerosi limiti e complicazioni. Fra le tecniche più diffuse vi sono: gli impianti protesici, innesti autologi e l’introduzione di gel specifici per il filling della zona interessata. Ciascuno di questi approcci comporta complicazioni legate alla buona riuscita della ricostruzione come anche alle capacità di ripresa del paziente a seguito dell’intervento. Attualmente, lo scopo è, sempre più, quello di proporre delle soluzioni alternative a quelle tradizionali al fine di rendere più semplice l’intervento chirurgico e meno critica la ripresa del paziente. Questo approccio porta, principalmente, a prendere spunto da tecniche innovative come il Tissue Engineering, che propone lo sviluppo di scaffold biocompatibili che possano essere adatti per dare supporto al nuovo tessuto mammario durante la fase di riproduzione e rechino all’organismo una reazione infiammatoria contenuta. Sulle basi di questa tecnica, questo lavoro di tesi si propone di progettare una struttura che possa essere adatta all’ottenimento di uno scaffold mammario per la ricostruzione del seno. Sono state ideate diverse geometrie per costruire le celle elementari che costituiranno la struttura interna dello scaffold, ripetendosi al suo interno. Tali ‘Celle elementari’ sono state progettate tramite software di modellazione CAD (Computer-Aided Design) e specifici strumenti atti alla progettazione parametrica. Sono stati ottenuti dei provini cubici (30x30x30 mm) per ognuna delle celle elementari ideate, considerando, come parametri di progetto, la dimensione della cella elementare e la porosità per, successivamente, essere testate tramite analisi agli elementi finiti (FEA) utilizzando il software “Ansys”. A partire da queste prove, si individuano le geometrie più adatte alla nostra applicazione e, di conseguenza, si procede con la stampa dei provini scelti, tramite tecnica di stereolitografia (SLA). Sono stati effettuati dei confronti tra i risultati ottenuti, a seguito delle simulazioni FEA, e quelli relativi ai test meccanici di compressione individuando, così, la geometria che risulta più adatta all’applicazione. Questo lavoro, a sua volta, punta all’analisi delle caratteristiche meccaniche del tessuto peri-protesico e su come questo tenda a svilupparsi a seguito dell’impianto di protesi mammarie. A tale scopo, vengono effettuate delle prove meccaniche di trazione su campioni di tessuto peri-protesico prelevati durante interventi chirurgici.