Analisi meccanica di scaffold bioceramici per la rigenerazione del tessuto osseo: un confronto tra modelli TMPS e nuovi design

Il tessuto osseo è il secondo tessuto più trapiantato al mondo dopo il sangue, con milioni di interventi all’anno. Ad oggi, il gold standard nel trattamento di patologie o traumi di grandi dimensioni del tessuto osseo è rappresentato dal trapianto di osso autologo o, al limite, eterologo. Tuttavia, queste opzioni presentano limitazioni intrinseche, in particolare la disponibilità limitata. Per rispondere a questa esigenza, il mercato dei sostituti ossei sintetici è cresciuto enormemente negli ultimi anni. I materiali più utilizzati in medicina rigenerativa e ingegneria tissutale dell’osso sono i materiali bioceramici, noti per la loro biocompatibilità, bioattività e capacità di essere lavorati con tecniche di stampa 3D per produrre scaffold con strutture tridimensionali complesse. Questa tesi si concentra sull'analisi e ottimizzazione di scaffold bioceramici, con particolare attenzione alle strutture TPMS (Triply Periodic Minimal Surface), note per le loro eccellenti proprietà topologiche, interconnessione dei pori e proprietà meccaniche. Cinque diverse topologie TPMS (IWP, Neovius, Gyroid, Diamond e Primitive) sono state selezionate e stampate utilizzando la tecnologia DLP. Le proprietà meccaniche e la porosità di questi modelli sono state analizzate per determinare la loro efficacia. Oltre ai modelli TPMS, sono stati selezionati e studiati altri dieci modelli di scaffold, generalmente composti da HA e β-TCP, dalla letteratura scientifica. Tutti i modelli sono stati valutati utilizzando un grafico della resistenza a compressione (σc=0.2*σbend ​*(porosità)^3/2) e, per i modelli TPMS, è stato inoltre costruito il grafico del modulo di Weibull.