GIFTED - desiGn of addItive manuFactured niTinol Endovascular Devices

Abstract:

GIFTED (desiGn of addItive manuFactured niTinol Endovascular Devices) mira a migliorare la qualità della vita delle persone che soffrono di patologie vascolari, come gli aneurismi arterosclerotici. L'obiettivo è utilizzare la tecnologia di additive manufacturing (AM) per concepire nuove morfologie di dispositivi endovascolari impiantabili, come stent e flow diverters. Tali dispositivi sono necessari per il trattamento di patologie vascolari gravi e sono tipicamente realizzati in Nitinol medicale, una lega Nichel-Titanio ( Ni-Ti). Questo materiale, resistente e durevole, ha proprietà superelastiche che consentono la compressione radiale degli stent, cosa che permette al chirurgo di posizionarli facilmente attraverso le arterie e portarli in posizione tramite un filo guida. Oggigiorno gli stent e i flow diverter sono realizzati mediante l'ablazione laser di tubi e ciò rappresenta una forte limitazione in termini di forme realizzabili. GIFTED mira a sfruttare le potenzialità dell’AM, già dimostratosi appropriato per stampare leghe NiTi, per migliorare il design  dei dispositivi e superare le limitazioni legate alla forma date dalle attuali tecnologie. Lato progettazione meccanica e modellazione, attraverso simulazioni multi-fisiche, il progetto mira a ottimizzare le forme dei digital twins dei dispositivi, simulandone le funzionalità, la resistenza, la vita a fatica e la facilità di impianto.   I dispositivi saranno  prototipati  grazie ad un’attrezzatura AM presente in UNIPI, i cui parametri saranno ottimizzati per ottenere un materiale che soddisfi i requisiti di conformità biomedicale. Le proprietà delle NiTi ottenuto con AM saranno verificate tramite calorimetria e densimetria, al fine di raggiungere  elevati standard qualitativi  e prestazioni paragonabili agli attuali dispositivi NiTi in commercio. Ad oggi, alcune patologie non possono essere trattate con dispositivi impiantabili, poiché le forme di stent e flow diverters in commercio non riescono ad adattarsi a particolari geometrie dei vasi sanguigni. È però possibile pensare che in futuro, con la tecnologia AM, sarà possibile personalizzare il dispositivo in base alle esigenze anatomiche del paziente e intervenire in zone dove al momento l’unica alternativa è la chirurgia.  Aumentare l’utilizzo di dispositivi impiantabili per via endovascolare come gli stent,  meno invasivi rispetto alla chirurgia tradizionale, ha risvolti non solo economici ma anche sociali, poiché il recupero e il reinserimento in società del paziente è più rapido, e le probabilità di successivo ricovero in ospedale sono inferiori. Diverse ricerche invitano ad aumentare l’uso di dispositivi impiantabili, grazie al loro forte impatto sociale ed economico, e GIFTED si propone di contribuire a realizzare questo obiettivo. Infine, GIFTED mira a incrementare lo stato di Salute della nazione e svilupparne la digitalizzazione grazie alle tecniche di customizzazione dei digtal twins, come auspicato e previsto dal PNRR.