La tecnologia di prototipazione rapida (mediante stampa 3D FDM) utilizzata da Spring, può offrire molti vantaggi per il settore medicale e dentale. L’FDM può infatti venire utilizzato per la realizzazione di attrezzature e di guide e dime chirurgiche, per dispositivi pre-operatori di valutazione e analisi, per modelli diagnostici e per la creazione di protesi temporanee o finali (se realizzate con i materiali biocompatibili disponibili). Lo sviluppo di simili componenti e parti richiede una notevole esperienza in campo di controllo e analisi ed un elevato standard qualitativo e di verifica.

Tuttavia, è necessario – per venire a contatto con i pazienti e con l’ambiente operatorio – che la strumentazione o le parti realizzate tramite Fused Deposition Modeling, siano anche sterilizzabili, per poter venire a contatto con tessuti e fluidi corporei dei pazienti.

Uno studio del 2012 dell’Università del Texas, ha sottoposto a verifica ed analisi la possibilità di sterilizzazione dei materiali realizzati con macchine di prototipazione rapida, valutandone l’efficacia per l’utilizzo in ambiente medicale e dentale. Per lo studio, sono stati sviluppati 30 campioni per ciascuno dei seguenti materiali: ABSi, ABS-M30, ABS-M30i, ABS-ESD7, PC-ABS, PC, PC-ISO, PPSF e Ultem® 9085.

• ABSi: materiale di natura traslucida, ideale per il monitoraggio dei flussi di materiale e per situazioni in cui serve la trasmissione luminosa.
• ABS-M30: termoplastico ideale per risultati realistici per test funzionali e per avere parti di utilizzo più performanti rispetto all’ABS standard.
• ABS – M30i è biocompatibile a norma ISO 10993 USP Classe VI . Questo lo rende un buon candidato per l’uso nelle industrie di imballaggio medico, farmaceutico e alimentare .
• ABS – ESD7 ha proprietà dissipative statiche che ne permettono l’utilizzo in ambienti e situazioni in cui le parti possono essere danneggiate a causa di cariche statiche. Questo materiale impedisce anche paolveri e particelle fini di depositarsi sulle parti sviluppate
• PC-ABS è una miscela di Policarbonato e ABS . È ampiamente usato perché offre la forza e la resistenza al calore del PC, nonché la flessibilità dell’ABS.
• PC è un termoplastico che consente di coniugare precisione dei dettagli con resistenza del materiale.
• PC-ISO policarbonato biocompatibile a norma ISO 10993 USP Classe V, viene quindi comunemente utilizzato per il confezionamento di alimenti e farmaci , nonché per la produzione di dispositivi medici.
• PPSF, o Polifenilsulfone, materiale con alta resistenza al calore e agli agenti chimici, con un livello di precisione e dettaglio elevati e con valori di resistenza dal punto di vista meccanico molto performanti.
• Ultem 9085 è un ritardante di fiamma termoplastico ad alta prestazione.

Utilizzando i nove materiali FDM sopra descritti, sono stati creati dei campioni con l’utilizzo di una FORTUS400 della Stratasys. I campioni avevano una lunghezza di 165.1mm, una larghezza massima di 19.05mm e un’altezza di 3.175mm e sono stati sottoposti a quattro diverse tecniche di sterilizzazione:

• autoclave
• ossido di etilene (EtO)
• perossido di idrogeno (H₂O₂)
• radiazioni gamma

Il primo metodo risulta quello più diffuso negli studi e ambulatori medici e dentistici, ha la caratteristica di lavorare a temperature elevate (121°-132°C), mentre gli altri tre metodi lavorano a temperature relativamente basse (sotto ai 60°). Queste quattro tecniche consentono la sterilizzazione di materiali ad uso ambulatoriale e operatorio. Per ciascuna delle quattro tecniche sono stati condotti cinque test con campioni diversi, verificandone poi l’avvenuta sterilizzazione attraverso l’utilizzo del Tryptic Soy Broth (brodo di soia triptico: terreno di arricchimento liquido universale usato per le procedure qualitative dei test di sterilità).

Le analisi condotte, hanno portato gli studiosi dell’università Texana a valutare positivamente la sterilità dei campioni realizzati in FDM. I risultati ottenuti mostrano però un limite riguardo i campioni con materiali in ABS, dato che risentono fortemente delle temperature elevate presenti nel metodo di sterilizzazione in autoclave.

L’autoclave risulta il metodo più diffuso, perciò considerando la biocompatibilità dei materiali, la resistenza al calore e i valori di resistenza meccanica, oltre che al gradi di dettaglio raggiungibile, lo studio mostra come PC-ISO, PPSF e Ultem 9085 siano efficaci nello sviluppo di strumenti, applicazioni e parti di utilizzo nel settore dentale e medicale (anche per componenti a contatto con tessuti del paziente). L’utilizzo di questi materiali associati alla tecnologia Fortus implementata da Spring possono perciò rendere rapido, efficiente ed efficace il supporto che la tecnica FDM può apportare in ambito medicale e dentale.