"Ottimizzazione delle strutture reticolari TPMS (Superficie Minima Triplicemente Periodica) stampate in 3D in β-TCP per la rigenerazione ossea"

La rigenerazione ossea rappresenta una sfida clinica e scientifica di grande rilevanza, poiché in molti casi la capacità naturale di guarigione del tessuto osseo non è sufficiente per lesioni estese o patologie croniche. I metodi tradizionali, come gli innesti autologhi e allogenici, presentano diverse limitazioni, spingendo la ricerca verso soluzioni alternative basate su biomateriali. Tra questi, il β-fosfato tricalcico (β-TCP) si distingue per le sue proprietà biocompatibili e osteoconduttive. In particolare, la progettazione di scaffold tridimensionali (3D) con strutture Triply Periodic Minimal Surfaces (TPMS) consente di ottimizzare la porosità, favorendo la crescita cellulare e il rimodellamento osseo. Questa tesi si concentra sulla realizzazione di scaffold in β-TCP mediante stampa 3D Digital Light Processing (DLP), utilizzando la geometria TPMS Neovius. Le strutture ottenute presentano un’elevata porosità e biocompatibilità, caratteristiche fondamentali per applicazioni in ingegneria tissutale. Tuttavia, le loro proprietà meccaniche e strutturali dipendono in modo significativo dal trattamento termico adottato durante la sinterizzazione. In questo studio, è stata valutata l'influenza della temperatura e del tempo di mantenimento sulla qualità finale degli scaffold in β-TCP. Sono state effettuate sinterizzazioni a diverse temperature (1100°C, 1200°C, 1300°C e 1400°C) e con differenti tempi di mantenimento (1h, 3h, 5h). L'ottimizzazione del processo è stata analizzata attraverso prove di compressione uniassiale per la valutazione delle proprietà meccaniche, analisi XRD per lo studio delle fasi cristalline, misure di densità per la determinazione della porosità aperta e analisi SEM per l’osservazione della morfologia superficiale e del grado di sinterizzazione delle polveri. I risultati indicano che la temperatura di 1200°C rappresenta il miglior compromesso tra resistenza meccanica e integrità strutturale. Temperature superiori, come 1300°C e 1400°C, portano alla formazione di difetti microstrutturali e cambi di fase da β-TCP ad α-TCP che compromettono le prestazioni meccaniche. L’uso di un’atmosfera controllata di azoto durante la sinterizzazione a 1300°C ha permesso di ridurre i difetti superficiali rispetto al trattamento in aria. Questo studio fornisce indicazioni fondamentali per l'ottimizzazione del trattamento termico di strutture TPMS in β-TCP, con potenziali implicazioni nel miglioramento della loro applicabilità nella rigenerazione ossea.