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Antares stampa una scatola cranica per studi post-mortem

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Case History

Antares stampa una scatola cranica per studi post-mortem

La Fondazione I.R.C.C.S. Istituto Neurologico Carlo Besta di Milano, e in particolare il reparto di Neuroradiologia guidato dalla dottoressa Maria Grazia Bruzzone, ha aperto una collaborazione con il Laboratorio Sensibilab guidato dal professor Giuseppe Andreoni e con il Laboratorio Modelli del Politecnico di Milano (Polo territoriale di Lecco) per una ricerca riguardante l’utilizzo delle tecnologie di Additive Manufacturing e stampa 3D in medicina.

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L’esigenza

L’Istituto Neurologico Carlo Besta si occupa dello studio delle patologie del sistema nervoso centrale ed è costantemente alla ricerca di soluzioni che permettano una diagnosi precoce mediante l’identificazione di biomarker specifici. La ricerca di questi biomarker richiede una conoscenza approfondita della struttura e della funzionalità dell’encefalo.

Un punto di riferimento per la comprensione dell’anatomia cerebrale sono gli studi post-mortem. Solitamente l’encefalo viene dissezionato manualmente dopo essere stato trattato in Formaldeide e successivamente studiato al microscopio al fine di cogliere eventuali anomalie nella struttura cellulare.

Il passo successivo proposto dall’Istituto Besta è la scansione del cervello ex-vivo mediante Risonanza Magnetica (RM). Ciò risulta molto difficile in quanto, dopo l’espianto, deve essere conservato con particolare accuratezza per evitare lesioni che influenzerebbero le successive analisi. Inoltre, non più sostenuto dalla sua naturale sede, la scatola cranica, seppur fissata tramite Formaldeide, potrebbe deformarsi a causa del proprio peso.

La soluzione

È qui che intervengono i ricercatori del Laboratorio Sensibilab e del Laboratorio Modelli del Politecnico di Milano e, successivamente, le stampanti 3D professionali di Sharebot. Partendo da CT (Computer Tomography) della scatola cranica, viene realizzato un disegno 3D della parte interna della stessa.

Al modello 3D digitale viene successivamente inserito un margine di circa 2-3 millimetri per lasciare lo spazio necessario al liquido (Fomblin®) che simula il liquido spinale. Il modello viene poi preparato per la stampa 3D tramite software di slicing e successivamente stampato.

La stampa del modello 3D richiede tuttavia un’alta precisione in quanto, come detto precedentemente, l’encefalo estratto dalla scatola cranica necessita di cure attente per evitare qualsivoglia danneggiamento, che potrebbe essere anche causato da un minimo errore durante la stampa 3D stessa. Per questo la scelta è ricaduta sulla stampante 3D professionale Sharebot Antares, una stampante a tecnologia SLA (Stereolitografia), a resina, che vanta un’altissima precisione mantenendo grandi dimensioni di stampa (250x250x250 mm). Al momento la stampante 3D Sharebot Antares risulta una delle poche esistenti a essere in grado di realizzare, in un’unica camera di stampa, una scatola cranica intera.

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I vantaggi di affidarsi a Sharebot

La scatola cranica così realizzata verrà successivamente ancorata con pezzi ad-hoc, creati anch’essi tramite Additive Manufacturing. In questo caso si tratta di pezzi di sostegno che non necessitano di particolari caratteristiche dal punto di vista della definizione superficiale e della precisione. Per tale motivo, per ridurre costi e tempi di realizzazione, queste parti vengono stampate in 3D tramite la stampante Sharebot NG a tecnologia FFF (Fused Filament Fabrication).

Supporti e cranio stampati in 3D vengono allocati all’interno di una maschera per risonanza magnetica. Il cranio viene poi riempito con il liquido ad-hoc e al suo interno viene successivamente inserito l’encefalo. La scatola cranica viene poi chiusa ermeticamente a pressione, da un foro sulla sommità viene aggiunto ulteriore liquido per il mantenimento in sospensione del cranio e infine il foro viene chiuso per impedire eventuali fuoriuscite durante la movimentazione in risonanza.

Il sistema ottenuto permetterà di realizzare molteplici risonanze magnetiche all’encefalo prima di procedere al taglio, con l’obiettivo di ottenere un’analisi più precisa e dettagliata di patologie neurologiche degenerative rare. E quindi di salvare vite.

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Stampanti 3D utilizzate: Sharebot Antares e Sharebot NG

Sharebot Antares

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Sharebot Antares è una stampante 3D professionale di grande formato che utilizza la tecnologia di stampa SLA (laser UV) per realizzare modelli e prototipi di grande formato ad altissima risoluzione e precisione con le resine dedicate PR-S e PR-T.

La stampante può essere installata in qualsiasi ambiente di lavoro, laboratorio di ricerca e centro studi. Antares è dotata di un’interfaccia touch-screen semplice ed intuitiva ed è compatibile con tutti i principali software di slicing oggi sul mercato, sia professionali che open source (Slic3r, Simplify3D, Cura e Kisslicer).


Caratteritstiche tecniche

DIMENSIONI 500 x 500 x 1400 mm
AREA DI STAMPA 250 x 250 x 250 mm
POTENZA LASER 150 mW
RISOLUZIONE Z > 0,05 mm
TOUCH SCREEN INTEGRATO
SLICING SOFTWARE SLIC3R
SIMPLIFY3D
KISSLICER
CURA

Sharebot NG

Sharebot NG, Next Generation, è la stampante 3D professionale ed economica prodotta da Sharebot. Sharebot NG utilizza la tecnologia di stampa 3D FFF (Fused Filament Fabrication), ovvero la deposizione di un filamento termoplastico su piano di stampa: aggiungendo un layer alla volta, la macchina crea il modello o il prototipo funzionale.

Sharebot NG è una stampante 3D dotata di un piano di stampa riscaldato con un’area di 250x200x200mm; queste caratteristiche permettono di stampare diversi materiali: PLA, il filamento di stampa 3D più economico e diffuso, ABS, un materiale adatto a lavorazioni professionali e diversi materiali tecnici come Nylon-Carbon, TPU e Poly.


Caratteritstiche tecniche

DIMENSIONI 450 x 450 x 410 mm
UGELLO 0,4 mm
AREA DI STAMPA Mono-estrusore: 250 x 200 x 200 mm
Bi-estrusore: 180 x 200 x 200 mm
RISOLUZIONE Z 50 micron
PIANO DI STAMPA RISCALDATO INTEGRATO
SUPPORTI DI STAMPA SD CARD – CAVO USB
SLICING SOFTWARE SLIC3R
SIMPLIFY3D
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