Uno sguardo ai possibili usi delle stampanti 3D per la cura degli occhi

Cos’è la stampa 3D?

A differenza di una stampante standard che stampa parole e foto su un foglio di carta piatto, la stampa 3D crea un vero oggetto tridimensionale.

La stampante 3D fa questo utilizzando strati di materiale “stampante”. Questi strati continuano a costruire e modellare l’oggetto che sta stampando. Per questo motivo, la stampa 3D è considerata una tecnologia additiva.

Una varietà di materiali tra cui plastica, metalli, compositi e ceramica può essere utilizzata per stampare oggetti in 3D.

Per i dispositivi medici di stampa 3D, la Food & Drug Administration (FDA) attualmente regola questi articoli attraverso il suo Centro per i dispositivi e la salute radiologica (CDRH).

La stampa 3D nella cura degli occhi

Secondo il dottor Alex Hui, capo delle bioscienze presso il Center for Ocular Research & Education (CORE) dell’Università di Waterloo, il vantaggio principale della stampa 3D è la flessibilità.

“La stampa 3D apre nuove strade per la produzione rapida, su richiesta e personalizzata di dispositivi oculari, che vanno da occhiali, lenti a contatto o inserti oculari per la somministrazione di farmaci”, ha detto Notizie mediche oggi. “Possiamo anche sfruttare questa tecnologia per realizzare migliori modelli oculari in vitro per lo screening di farmaci o testare nuovi prodotti oculari”.

“Sebbene il potenziale della stampa 3D nella cura degli occhi sia piuttosto promettente, siamo ancora abbastanza lontani da questa realtà”, ha aggiunto Hui. “Questo è esattamente il motivo per cui abbiamo deciso di proseguire questa ricerca, contribuendo a colmare il divario tra la stampa 3D e le applicazioni oftalmiche”.

Questa non è la prima volta che gli scienziati hanno esaminato la stampa 3D nella salute degli occhi. Uno studio nel dicembre 2022 mostrato come la biostampa 3D potrebbe essere utilizzata per creare tessuto oculare. Altre ricerche hanno esaminato la stampa 3D per lenti a contatto E lenti intraoculari.

“Dal punto di vista del consumatore, la stampa 3D consente di produrre dispositivi medici presso il punto di cura, ad esempio in ufficio o a casa”, ha affermato Hui. “L’applicazione più utile sarà per le situazioni che richiedono un design personalizzato, una tantum o speciale per un paziente unico. Prevediamo che questa tecnologia potrebbe avere un impatto in lenti sclerali, ortocheratologiae consegna di farmaci in cui i prodotti personalizzati e personalizzati sono altamente desiderabili. Anche i prodotti che hanno una breve durata di conservazione o i prodotti che richiedono settimane o mesi per essere prodotti possono trarre vantaggio da questa tecnologia”.

Chip microfluidici PDMS

Tre delle innovazioni della stampa 3D ruotavano attorno alla creazione e all’uso della stampa 3D polidimetilsilossano (PDMS) chip microfluidici.

I ricercatori hanno esaminato l’utilizzo di questo chip per testare le risposte delle cellule oculari a determinate condizioni, oltre a utilizzare il chip per creare una lente a contatto in grado di testare i farmaci somministrati attraverso gli occhi.

Inoltre, gli scienziati sono stati in grado di incorporare cellule epiteliali corneali umane (HCEC) nel chip PDMS per l’uso negli studi di biologia cellulare.

“I dispositivi microfluidici sono uno strumento comune utilizzato nella ricerca e nella diagnostica”, ha spiegato Hui. “Ad esempio, considera le strisce reattive COVID che utilizzano principi simili, in cui solo una piccola quantità di fluido viene sfruttata per ottenere informazioni. Quelli realizzati con PDMS sono utilizzati principalmente per la ricerca contenente cellule, ma il processo tradizionale per realizzare dispositivi microfluidici PDMS è piuttosto lungo e costoso.

“CORE ha sfruttato la stampa 3D come un modo per facilitare questo processo, consentendoci di creare elementi di design che normalmente non sarebbero possibili utilizzando approcci tradizionali”, ha continuato. “Utilizziamo questi chip PDMS per aiutare a testare e schermare nuovi farmaci e prodotti sulle cellule in termini di sicurezza ed efficacia. Possiamo anche progettare questi chip in futuro come strumento diagnostico, come il rilevamento biomarcatori del film lacrimale per specifiche patologie oculari, in modo relativamente rapido dalla progettazione ai primi prototipi”.

Lenti a contatto biodegradabili

Un altro studio si è concentrato sullo sviluppo di un biodegradabile bioink per la stampa 3D di dispositivi oftalmici.

In questo studio, i ricercatori hanno utilizzato il bioink per stampare materiali 3D che possono essere utilizzati per realizzare lenti a contatto biodegradabili.

“I bioink sono materiali che hanno un profilo biologico compatibile che può anche essere stampato utilizzando una stampante 3D”, ha detto Hui. “Vogliamo utilizzare questa tecnologia per stampare inserti oculari biodegradabili per la somministrazione di farmaci e i loro disegni geometrici sono piuttosto semplici, rendendolo semplice”.

“Come esercizio di apprendimento, volevamo anche vedere se potevamo stampare una lente a contatto morbida, che (è) molto sottile e morbida, e per la quale ci sono numerose sfide per stamparla correttamente”, ha aggiunto. “Useremo le lezioni apprese e le applicheremo per la stampa 3D di lenti rigide, ad esempio lenti sclerali e lenti orto-K.”

Modello di occhio per test antidroga

I ricercatori CORE hanno anche sviluppato un modello di occhio in morbido idrogel con superfici che imitano le superfici naturali del cornea E sclera. Il modello ha anche una camera interna per imitare l’interno naturale dell’occhio.

I ricercatori ritengono che questo tipo di modello oculare potrebbe essere utilizzato per testare la somministrazione di farmaci per gli occhi e il modo in cui vengono assorbiti attraverso la cornea.

“Ci sono molti studi che ci richiedono di capire come le droghe si diffondono e penetrano nella parte posteriore dell’occhio, e non c’è stato modo di simularlo”, ha spiegato Hui. “Sperimentando diverse formulazioni di bioink, ora possiamo stampare in 3D un bulbo oculare di idrogel con strutture cave che simulano il camere anteriori e posteriori. Ulteriori progressi ci aiuteranno a studiare vari metodi di somministrazione di farmaci nella parte posteriore dell’occhio. Man mano che il nostro lavoro si sviluppa, speriamo di produrre modelli non solo per la ricerca ma anche per scopi educativi, consentendo ai medici di apprendere e praticare le tecniche su di essi prima delle interazioni con il paziente.

Focus sull’accessibilità

Notizie mediche oggi ha anche parlato con il dottor Benjamin Bert, un oculista del MemorialCare Orange Coast Medical Center in California, di questa ricerca.

“Qualsiasi applicazione di nuove tecnologie che siamo in grado di utilizzare per cercare di migliorare l’assistenza che forniamo e porta le cose nel futuro è sempre vantaggiosa e sempre molto eccitante”, ha affermato Bert, che non era coinvolto in questa particolare ricerca.

Parlando dei vantaggi che la stampa 3D potrebbe offrire ai professionisti della cura degli occhi in futuro, Bert ha affermato che aprirà l’accessibilità.

“Quindi puoi avere una tecnologia sviluppata in una parte del mondo, e quindi essere in grado di stamparla avendo solo accesso a una stampante 3D, ciò significa che puoi portarla anche in parti molto remote e avere ancora accesso a questo tecnologia altamente avanzata”, ha affermato.

“Penso che sia una tecnologia molto interessante”, ha aggiunto Bert. “Ha molte applicazioni future. E questo è stato il primo passo per introdurre alcune delle cose in cui potrebbe essere utilizzato. Penso che ne sentiremo parlare molto di più col passare del tempo e man mano che la ricerca continua a progredire.