Condotto ibrido bioingegnerizzato per applicazioni in campo urologico: prove meccaniche strutturali, analisi costitutiva e modellazione agli elementi finiti

Il carcinoma alla vescica si classifica come uno dei più frequentemente diagnosticati, posizionandosi al decimo posto generale e al primo tra le neoplasie che interessano il sistema urinario, e rappresenta la tredicesima causa di morte per cancro a livello mondiale. Il tumore alla vescica di tipo muscolo-invasivo richiede la rimozione completa degli organi delle vie urinarie inferiori e di quelli adiacenti. A seguito della cistectomia radicale si rende quindi necessaria la ricostruzione chirurgica di una derivazione urinaria; l’attuale terapia gold standard prevede l’utilizzo di un segmento intestinale autologo, ma questo approccio, pur costituendo una soluzione salvavita, determina un elevato numero di complicanze post-operatorie, tra cui problemi a livello intestinale, metabolico e urinario e il rischio di infezioni. Per questo motivo risulta indispensabile la ricerca di una soluzione alternativa, che non preveda l’utilizzo di tessuto autologo. In questo progetto di tesi sono stati realizzati condotti tubulari in materiale ibrido, con l’obiettivo di determinare un modello costitutivo adeguato a descriverne il comportamento meccanico, attraverso l’analisi costitutiva e la modellazione agli elementi finiti. Il materiale ibrido è stato ottenuto accoppiando la sottomucosa intestinale porcina decellularizzata con il policarbonato uretano Chronoflex AR tramite la tecnica del dip coating. Il materiale è stato caratterizzato meccanicamente al fine di valutarne l'appropriatezza come diversione urinaria per garantire la fuoriuscita dell'urina in pazienti affetti da tumore alla vescica muscolo-invasivo. L’elaborazione di dati sperimentali ottenuti da prove di trazione uniassiale ad anello ha permesso di determinare il modello costitutivo più adatto a descriverne la risposta meccanica e di identificarne i parametri costitutivi. La loro validazione è stata svolta mediante la simulazione della prova di flessione membranale. Successivamente, sono state elaborate le prove di rilassamento delle tensioni a trazione, inserendo nella modellazione costitutiva la risposta viscoelastica del materiale. Infine, sono state svolte prove meccaniche di insufflazione per valutare la compliance e la relazione pressione-volume da parte dei condotti. È stato così possibile determinare la massima pressione sostenuta, il volume di scoppio e la deformabilità delle strutture. I risultati ottenuti sono stati confrontati con i dati presenti in letteratura al fine di verificare la possibilità di applicare questa soluzione innovativa in ambito urologico.