Sviluppo del dispositivo per la riparazione tendinea T-REM3DIE: caratterizzazione del materiale e modellazione CAD = Development of T-REM3DIE tendon repair device: material characterization and CAD modeling

La tecnica maggiormente utilizzata per il trattamento della lesione tendinea, dovuta ad un incidente o ad un trauma, è suture-based, essa talvolta risulta di difficile implementazione, per l’insorgere di complicanze dovute alla formazione di tessuto cicatriziale nel sito della ferita, con conseguente insuccesso dell’intervento. Per superare queste problematiche, sulla base di esigenze specifiche riscontrate dai professionisti in ambito medico, nasce il progetto T-REM3DIE a partire da una collaborazione tra il dipartimento DISEG del Politecnico di Torino, Università di Trento e ASL di Torino, per la realizzazione di un dispositivo per la riparazione tendinea in materiale biocompatibile e bioriassorbibile. Una volta definita la configurazione ottimale, si è passati allo studio del materiale per la realizzazione dello stesso; esso deve presentare proprietà chimico-meccaniche tali da garantire tempi di degradazione comparabili con la riparazione dei tendini lesionati. I polimeri selezionati per realizzare il dispositivo T-REM3DIE sono Acido Polilattico (PLA) e Policaprolattone (PCL). Precedentemente sono state studiate miscele polimeriche, con percentuale di PLA-PCL pari a 70-30 e 80-20, le quali non hanno soddisfatto le aspettative. A partire da tali risultati sperimentali, il seguente progetto di tesi inizia con lo studio delle caratteristiche meccaniche dei polimeri puri e di differenti miscele di PLA-PCL, in percentuali pari a 60-40, 40-60 e 50-50. La scelta della percentuale ottimale è stata effettuata mediante confronto con la dott.ssa Bergamin, in modo tale da trovare un buon compromesso tra le proprietà meccaniche, la lavorabilità dei materiali e la consistenza al tatto. Il blend polimerico selezionato è PLA-PCL 50-50 sul quale è stato condotto uno studio di degradabilità conformemente alla norma ASTM F1635 – 16. A tal scopo sono stati realizzati provini ad osso di cane mediante stampaggio ad iniezione e barrette per stampaggio a compressione, che sono stati poi inseriti in una soluzione tampone fosfato salino (PBS). È stato scelto un periodo di riferimento di sei mesi per valutare la degradazione della miscela e mensilmente vengono indagate: • La variazione di massa; • La variazione di peso molecolare, ricavata andando ad effettuare dei test viscosimetrici; • La variazione delle proprietà meccaniche, mediante test di trazione uniassiale. Parallelamente alla caratterizzazione del materiale, nel laboratorio di bio-inspired Nanomechanics “Giuseppe Maria Pugno” del Politecnico di Torino sono state effettuate delle stampe di provini utilizzando la stampante Form2 della Formlabs, in modo da individuare la resina che presenta proprietà meccaniche più simili a quelle della miscela scelta per la realizzazione del dispositivo T-REM3DIE. In seguito, è stata effettuata un’estrazione di tendine suino, allo scopo di valutare le proprietà meccaniche del complesso tendine-dispositivo durante test di trazione, con dispositivi realizzati con la resina selezionata. In aggiunta, sono state prese in esame ulteriori geometrie del dispositivo, al fine di poter agevolare la sua produzione su larga scala e di tali configurazioni è stata effettuata un’analisi agli elementi finiti, volendo evidenziare i valori di tensione massima e le zone interessate. La degradazione del materiale selezionato si verifica in accordo con i tempi previsti evitando la perdita delle proprietà meccaniche e di conseguenza un’incompleta rigenerazione tendinea.