Digital engineering and 3d bioprinting for bone regeneration: an innovative software for pegda custom-made meshes ​

Questa Tesi di Dottorato si basa su una vasta esperienza clinica con mesh di titanio customizzate e su un'analisi completa del quadro scientifico contemporaneo alla base della rigenerazione ossea guidata (GBR), dell'ingegneria tissutale, della scienza dei biomateriali e delle tecnologie di produzione additiva. Oggigiorno vi è assenza di una membrana personalizzabile digitalmente, meccanicamente stabile e completamente riassorbibile, in grado di replicare le proprietà di mantenimento dello spazio del titanio, superandone al contempo gli svantaggi biologici. L'obiettivo di questo lavoro è stato la progettazione, l'ingegneria e la validazione sperimentale di un'innovativa membrana barriera stampata in 3D basata sul polietilenglicole diacrilato (PEGDA), un idrogel fotopolimerizzabile con proprietà biomeccaniche e di degradazione regolabili. È stato sviluppato un flusso di lavoro software dedicato, comprendente la segmentazione dei tessuti duri, la generazione di griglie parametriche, la pianificazione del posizionamento delle viti e l'analisi di sicurezza anatomica, per consentire la produzione automatizzata di reti di PEGDA specifiche per il paziente. Queste membrane individualizzate sono state successivamente fabbricate utilizzando la produzione additiva stereolitografica ad alta risoluzione e valutate in termini di accuratezza strutturale, stampabilità e prestazioni funzionali. I risultati preliminari dimostrano un'eccellente stabilità dimensionale, un'architettura controllata e la promettente idoneità del PEGDA come materiale barriera riassorbibile di nuova generazione. Il sistema proposto offre la precisione delle reti di titanio progettate digitalmente, eliminando al contempo la necessità di un intervento chirurgico di rimozione e fornendo un'interfaccia biologica più favorevole per l'osteogenesi. In conclusione, questo lavoro dimostra la fattibilità di membrane GBR personalizzate e completamente riassorbibili, prodotte attraverso flussi di lavoro di produzione digitale e additiva avanzati. Questa innovazione rappresenta un passo significativo verso strategie di rigenerazione ossea più prevedibili, biologicamente integrate e minimamente invasive, supportando l'evoluzione della GBR oltre i dispositivi metallici non riassorbibili, verso soluzioni bioingegnerizzate e specifiche per il paziente.