Quando il fascino e la perfezione della natura incontrano l’ingegno dell’uomo nascono opportunità e progetti straordinari. È il caso del bozzolo del baco da seta che ha ispirato i ricercatori di NEMOLAB, l’hub di ricerca tecnologica dedicato alle malattie neuromuscolari, nel realizzare con la tecnologia della stampa tridimensionale (3D) il primo “tutore polso-mano” bio-ispirato. L’ortesi, infatti, riproduce la struttura reticolare del bozzolo dei bachi, “mimando” le sue eccezionali proprietà meccaniche di flessibilità, traspirabilità e resistenza, per un ausilio estremamente leggero e resiliente nella sua capacità di sapersi adattare alle necessità di ogni paziente.

Due anni di ricerca del team di 3D printing Lab – uno dei 10 laboratori di NEMOLAB - i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista Biomedicines, e che hanno visto il finanziamento "Sviluppo di soluzioni innovative 4.0" di Regione Lombardia e Unioncamere Lombardia, con il sostegno volontario del Rotary Club Milano Linate. 

Un cambio radicale di approccio per la realizzazione di una ortesi fondamentale nel supportare il progressivo indebolimento dei muscoli della mano, sintomo al quale incorre chi affronta una malattia neurodegenerativa grave come la SLA, ma che può rendersi necessaria anche per coloro che vivono con la SMA o una distrofia muscolare o, ancora, per la malattia di Parkinson e per le lesioni spinali. 

I risultati di questo percorso di ricerca scientifico-tecnologica scaturiscono dalla conoscenza e dall’osservazione sugli unmet needs delle persone con patologie neuromuscolari – dichiara Stefano Regondi, Direttore generale di NEMOLAB e dei Centri Clinici NeMO, che prosegue – La vocazione scientifica dell’hub tecnologico NEMOLAB prende avvio dall’esperienza clinica dei Centri NeMO e l’invenzione di un tutore form-fitting sintetizza il precipitato di conoscenza che deriva dalla prassi clinica quotidiana, con l’ingegno esercitato in questo caso nel dominio di conoscenza dell’ingegneria dei materiali. Questa sintesi tra pratica clinica e ricerca scientifico-tecnologica è il punto propulsivo delle 41 sperimentazioni attive e in corso presso i nostri laboratori.

Afferrare, scrivere, tagliare il cibo o aprire una porta sono gesti quotidiani che nel tempo diventano difficili, fino ad essere impossibili per chi vive con questa patologia. Intervenire, allora, con supporti esterni che riposizionano la mano in un atteggiamento posturale corretto è fondamentale per prevenire contratture articolari, contrastare il rischio di accorciamento muscolare e ridurre il dolore nella situazione di riposo, migliorando così in generale la funzione stessa dell’uso della mano. La tempestività nella realizzazione dell’ausilio, il suo adeguamento in relazione all’evoluzione della malattia e la personalizzazione costante sulla base delle esigenze della persona diventano i criteri necessari perché l’ortesi sia efficace.

Ed è qui che entra in gioco la tecnologia di NEMOLAB. Le caratteristiche meccaniche delle geometrie del bozzolo dei bachi sono state prima valutate nella loro capacità di trazione, compressione e flessione e poi riprodotte nel disegno della stampa 3D. Un modello computazionale ingegneristico ha permesso di prevedere il comportamento del materiale, capace di riprodurre una struttura naturale che, nel corso di milioni di anni, si è evoluta con caratteristiche uniche, rendendola adattabile e leggera, nonostante la sua forza e resistenza.

Il risultato è un tutore cosiddetto form fitting, ossia capace di adeguarsi ogni volta alle caratteristiche specifiche della persona. Ad esempio, più importante è il bisogno di sostegno della mano, maggiore è la rigidità delle celle che compongono l’ortesi, creando così una struttura reticolare più compatta. E tutto questo, con la stampa 3D, può essere realizzato in poco tempo e con costi contenuti.

Oltre ad introdurre un nuovo approccio nella progettazione di ortesi bio-ispirate, lo studio mostra tutto il potenziale della tecnologia di stampa tridimensionale nel rispondere alle esigenze specifiche di ogni paziente – sottolinea Raffaele Pugliese, Coordinatore area ricerca di NEMOLAB, che continua – Il nostro vuole essere un contributo allo sviluppo della medicina personalizzata, che ha una visione sul bisogno della persona. La stampa 3D di biomateriali, infatti, è una tecnologia dirompente che sta rivoluzionando il settore dell’healthcare.

È la centralità della persona il valore che ha guidato il disegno dello studio. Un gruppo campione di persone con SLA, pazienti del Centro Clinico NeMO di Milano, è stato coinvolto per raccogliere il bisogno ed il parere in seguito alla prova dell’ortesi. Dal gruppo, la conferma sull’importanza della traspirabilità del materiale e della personalizzazione dell’ausilio, ma anche feedback positivi per lo spessore molto sottile, l’estetica gradevole, il materiale leggero e la facilità d’uso. Riscontri importanti che permetteranno ai ricercatori di continuare a studiare i materiali biocompatibili e ottimizzare il design di quello che oggi è diventato un prototipo industriale accessibile a tutti.