Filamenti antibatterici, tecnologie ed applicazioni

Negli ultimi anni sono stati sviluppati una serie di materiali con proprietà specifiche rivolti al settore medico. Questo è il caso dei filamenti antibatterici, che generano un effetto battericida, garantendo la riduzione o l'eliminazione dei batteri.

Cosa sono i batteri?

I batteri sono organismi microscopici, gli organismi più abbondanti del pianeta. Si possono trovare in tutti gli habitat terrestri e acquatici e, ovviamente, negli esseri umani e negli animali. I batteri "innocui" sono conosciuti come flora saprofita o microbioma. Solo alcuni tipi di batteri, noti come patogeni, sono considerati agenti infettivi e possono causare malattie.

Anche se il tasso di mortalità causato dalle infezioni è diminuito negli ultimi anni, in ambito medico è necessario prestare attenzione a determinati dispositivi, strumenti o elementi esposti a possibili ambienti contaminati. Per questo motivo, i materiali antibatterici risultano molto utili nel settore medico, poiché riducono il rischio di infezioni o di trasmissione di malattie per contatto.

Filamenti antibatterici

Attualmente ci sono diversi produttori di filamenti per stampanti 3D FDM specializzati nello sviluppo di materiali con proprietà specifiche per il settore medico.

Uno dei produttori che si distingue nello sviluppo di filamenti antibatterici per la stampa 3D è Copper 3D. Questo produttore cileno ha nel suo team ingegneri, fisioterapisti e medici che lavorano con l'obiettivo di sviluppare materiali in grado di risolvere i problemi dermatologici che i pazienti incontrano nell'uso di protesi.

Per raggiungere questo obiettivo, Copper3D produce filamenti con una base di materiale addizionato con nanoparticelle di rame, come PLActive e MDflex.

Video 1: Filamenti antibatterici Copper3D. Fonte: Copper3D

Quindi, Copper 3D offre filamenti per stampanti 3D FDM a base di PLA e TPU 98A di alta qualità, entrambi con nanoparticelle di rame. Questi filamenti, scientificamente validati ed estremamente efficaci, presentano le seguenti caratteristiche:

• L'azione antibatterica fornita da questo tipo di filamenti è in grado di eliminare il 99,9% dei funghi, dei virus e di una grande quantità di microorganismi.
• PLActive ha le certificazioni ISO 10993-5:2009 (senza potenziale citotossico), ISO 10993-10:2010 (nessuna irritazione cutanea e nessuna reattività intracutanea) e ISO 10993-12:2012 (valutazione biologica dei dispositivi medici).
• Le parti stampate in 3D con PLActive possono essere sterilizzate con UVC, ozono, Ethox o candeggina, ma non con calore secco o umido (autoclave) a causa della temperatura di ammorbidimento del materiale (55°C).
• MDflex mantiene tutte le proprietà meccaniche del TPU, come la sua durezza e flessibilità, ha un'allungamento alla rottura del 450% e una buona resistenza alle alte temperature (138°C).

Immagine 1: Diverse applicazioni di PLACTIVE AN1 e MDFlex. Fonte: Copper 3D.

Copper3D ha inviato campioni dei suoi filamenti a vari laboratori di microbiologia dove sono stati condotti studi che dimostrano l'efficacia dei loro materiali.

Medphen è un altro produttore specializzato nello sviluppo e nella produzione di materiali per il settore medico. Tra i suoi prodotti si distinguono i filamenti biocompatibili e i filamenti antibatterici. I materiali sviluppati da Medphen sono ampiamente utilizzati in farmacologia, nel settore medico, nell'industria dentale e nella cosmetica.

Nel caso di Medphen, i suoi materiali antibatterici si basano sulla nanotecnologia del grafene e sono adatti per applicazioni nell'ambiente medico.

Immagine 2: Stabilizzatore di fratture stampato in Neo TPU. Fonte: Medphen.

Le nanofibre di grafene sono presenti, ad esempio, nei filamenti Neo ABS e Neo TPU, garantendo proprietà antibatteriche e migliorando le prestazioni dei polimeri di base. Grazie a queste proprietà, questi materiali facilitano la disinfezione e mantengono la sterilizzazione degli oggetti a contatto con essi.

Sia i filamenti di Copper3D che quelli di Medphen si basano su alcuni dei polimeri più utilizzati e facili da processare, come PLA, ABS o TPU. Questo rende la stampa 3D FDM con filamenti antibatterici accessibile a tutti gli utenti e compatibile con quasi tutte le stampanti 3D FDM presenti sul mercato.

Applicazioni dei filamenti antibatterici

Lo sviluppo di nuovi materiali come quelli sopra menzionati offre diversi vantaggi e possibilità per la produzione di componenti nell'ambiente medico. Alcune possibili applicazioni di questi filamenti includono:

• Produzione di protesi post-operatorie.
• Produzione di ortesi personalizzate.
• Produzione di protesi o plantari ortopedici.
• Produzione di modelli anatomici per la preparazione chirurgica e la pratica di procedure con gli studenti.
• Produzione di dispositivi medici come connettori, cateteri, tubi flessibili, gestione di fluidi e aria.
• Produzione di materiale medico, utensili o prototipi di nuovi strumenti.
• Produzione di distributori, contenitori per pillole e contenitori per medicinali, nonché custodie protettive.

Quindi, la stampa 3D FDM con materiali antibatterici rappresenta un grande passo avanti per il settore medico, offrendo vantaggi come la possibile personalizzazione e la produzione di componenti su misura per il paziente, la riduzione dei tempi di attesa o, nel caso di modelli per la preparazione chirurgica, la diminuzione della probabilità di errore nelle operazioni.