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Dott. Cristian Fioriglio,
Biologo, Tecnologo alimentare, Polizia di Stato, Catania

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Scopo della ricerca

È stato dimostrato che la contaminazione da Bisfenolo A (BPA), un componente potenzialmente pericoloso presente nelle plastiche alimentari, dipende maggiormente dalla temperatura del cibo che dal grado di usura del contenitore. Questa l’interessante conclusione cui è giunto un team di ricercatori della University of Cincinnati (USA), impegnato a misurare le quantità di Bisfenolo A presente nei policarbonati. Il prof. Scott Belcher e il suo gruppo di ricerca hanno scoperto che l’esposizione di bottiglie di plastica, vecchie e nuove, con della semplice acqua bollente aumenta di circa 55 volte il rilascio di Bisfenolo A, un composto organico in grado di imitare il comportamento di alcuni estrogeni (i principali ormoni sessuali femminili).
«Studi precedenti avevano dimostrato come, messe a dura prova con temperature molto alte e incisioni sulla loro superficie, le bottiglie di plastica rilasciassero grandi quantitativi di BPA.
Partendo da queste esperienze, abbiamo provato a misurare l’emissione di Bisfenolo A che potrebbe verificarsi con un utilizzo normale di questi materiali, cercando di capire quali potessero essere le principali cause responsabili del rilascio di BPA» ha dichiarato il prof. Belcher, che ha guidato la ricerca. Prima di compiere i loro esperimenti in laboratorio, i ricercatori hanno cercato di capire per quali scopi vengano normalmente utilizzate le bottiglie di plastica e per quanto tempo, prima di essere definitivamente buttate o riciclate. È così emerso un dato sorprendente: anche a distanza di sei/sette anni dalla loro produzione, le bottiglie di plastica rilasciano lo stesso ammontare di BPA rispetto ai contenitori appena prodotti. La principale causa che comporta la contaminazione da BPA non è però data dall’età delle bottiglie, ma dalla temperatura del liquido riversato al loro interno. Maggiore è il calore sviluppato, maggiori sono i quantitativi di BPA rilasciati dai policarbonati che costituiscono la bottiglia. Per giungere a questo risultato, i ricercatori hanno analizzato per sette giorni consecutivi alcune comunissime bottigliette di plastica per l’acqua, vecchie e nuove, simulandone un normale utilizzo. Tutte le bottiglie hanno rilasciato gli stessi quantitativi di BPA, senza alcuna sostanziale differenza. I livelli di Bisfenolo A sono sensibilmente aumentati quando le bottiglie sono state sottoposte a temperature molto alte. In questo caso, i BPA hanno contaminato l’acqua a velocità sempre più alte, da 15 a 55 volte rispetto alle condizioni standard misurate precedentemente. Da 0,2-0,8 nanogrammi per ora, si è passati a 8-32 nanogrammi ogni sessanta minuti.

Il Bisfenolo A, largamente presente nelle bottiglie riciclabili, nel rivestimento delle lattine in alluminio e nei tubi dell’acqua, si comporta nell’organismo come un estrogeno, inducendo reazioni spesso inaspettate nel sistema endocrino. Il composto è infatti in grado di imitare gli ormoni naturali, secreti dalle ghiandole endocrine e utilizzati da molti organismi come regolatori di numerose attività fisiologiche. La letteratura scientifica contempla da tempo effetti anche gravi causati dai BPA sullo sviluppo cerebrale di numerose specie animali. Effetti diretti sull’uomo non sono, invece, mai stati dimostrati. Le bottiglie di plastica per l’acqua non vanno mai esposte a temperature eccessivamente alte o all’azione diretta dei raggi solari. Quando è necessario acquistare nuovi contenitori in plastica per gli alimenti è buona norma leggere attentamente le etichette, prestando particolare attenzione alle temperature massime sopportate dal materiale plastico. Piccoli accorgimenti, forse banali, ma molto utili per la nostra salute. Secondo un recente studio condotto da alcuni ricercatori del Dipartimento di Ecotossicologia Acquatica dell’università di Francoforte, l’acqua minerale in bottiglie di plastica contiene xenostrogeni, sostanze di sintesi che imitano l’azione degli estrogeni. Responsabili della contaminazione sarebbero le sostanze chimiche con cui sono fabbricati i contenitori di plastica. I risultati della ricerca sono stati pubblicati il 10 marzo scorso sulla rivista Environmental Science and Pollution Research. Gli scienziati Martin Wagner e Jörg Oehlmann hanno analizzato 20 note marche di acqua minerale che si trovano normalmente nei supermercati tedeschi, 9 in bottiglie di vetro, 9 in bottiglie di plastica (PET) e 2 in contenitori Tetrapak. I campioni d’acqua sono stati sottoposti prima ad analisi in vitro con un metodo chiamato YES (Yeast Estrogen Screen), poi sono stati sottoposti ad un secondo test in vivo con una conchiglia di acqua dolce, il Potamopyrgus antipodarum [1], che si comporta come “sentinella” poiché è particolarmente sensibile all’azione degli estrogeni, anche se non è ancora chiaro il loro meccanismo d’azione sui gasteropodi. I ricercatori hanno trovato tracce di xenoestrogeni nel 60% dei campioni esaminati – 12 marche su 20 – equivalenti ad un’attività massima di 75.2 ng/l dell’ormone 17β-estradiolo. L’acqua confezionata in bottiglie di vetro è risultata meno estrogenica di quella in contenitori di plastica (rispettivamente il 33% e il 78% del totale). Anche i campioni di acqua confezionata con materiali misti hanno rivelato alte dosi di xenoestrogeni. Nel test in vivo, i ricercatori hanno fatto riprodurre circa 100 esemplari di Potamopyrgus antipodarum in ogni bottiglia d’acqua. Dopo 56 giorni di esposizione, i gasteropodi “allevati” nelle bottiglie di plastica avevano prodotto un numero di embrioni doppio rispetto a quelli conservati nelle bottiglie di vetro. I risultati incrociati di questi due test dimostrerebbe, secondo gli scienziati, che i contenitori di plastica rilasciano evidenti tracce di xenoestrogeni, con effetti potenzialmente dannosi per l’organismo. Le prime, sistematiche, indagini scientifiche sugli effetti nocivi degli ormoni di sintesi sull’apparato endocrino risalgono al 1996, quando Theo Colborn e Dianne Dumanosky pubblicarono quello che sarebbe presto diventato un bestseller: “Il nostro futuro rubato” [2]. Da allora, gli studi sulle sostanze chimiche potenzialmente dannose per il nostro apparato endocrino (i cosiddetti “distruttori endocrini” o EDT, Endocrine Disrupting Chemicals) si sono moltiplicati, anche se questo tema è ancora oggi molto controverso, dal momento che nelle malattie ormonali sono spesso coinvolti molti fattori. Negli ultimi anni, comunque, sono aumentati gli studi che dimostrano la correlazione fra disordini dell’apparato endocrino ed esposizione agli xenoestrogeni, anche se gli scienziati non sono ancora in grado di chiarirne il meccanismo d’azione. L’esposizione dell’organismo agli interferenti endocrini può avvenire per inalazione, per contatto (pensiamo ai prodotti usati per l’igiene personale), oppure con l’alimentazione. La contaminazione dei prodotti alimentari è stata trattata con particolare attenzione dalla ricerca scientifica, che ha puntato l’attenzione soprattutto sui processi di lavorazione industriale, dove sempre più spesso trovano impiego sostanze conservanti o coloranti con effetti estrogenici. Meno attenzione, invece, è stata dedicata alla contaminazione del prodotto alimentare attraverso la confezione. Sono molti, infatti, gli additivi utilizzati per migliorare la resistenza dei materiali o mantenerne brillanti i colori: stabilizzatori, antiossidanti, pigmenti. In particolare, gli additivi ricavati dalla plastica, per esempio il bisfenolo, hanno la caratteristica di rilasciare sostanze chimiche nel prodotto alimentare che avvolgono. Il consumo di acqua minerale in bottiglia, quindi, comporta un’esposizione agli xenoestrogeni con una potenza ormonale pari a quella degli estrogeni steroidei naturalmente presenti in molti alimenti come la birra e la soia. La differenza sostanziale è che mentre gli ormoni contenuti in questi alimenti sono endogeni, quelli dell’acqua minerale sono rilasciati dalle sostanze chimiche utilizzate per fabbricare le bottiglie di plastica. Secondo gli scienziati tedeschi, è possibile ipotizzare tre cause principali di contaminazione dell’acqua minerale. Gli xenoestrogeni potrebbero essere già presenti nell’acqua di sorgente. Nei casi analizzati da Wagner e Oehlmann, però, non sembrano esserci prove di una estrogenicità intrinseca. Queste sostanze chimiche potrebbero anche derivare da contaminazioni delle falde idriche con estrogeni di sintesi, come il 17alfa-estradiolo o altri prodotti farmaceutici, ma non ci sono prove che supportano questa teoria. Una seconda spiegazione è che la contaminazione avvenga durante i processi industriali, dove è frequente l’uso di estrogeni di sintesi (ftalati, oli essenziali, disinfettanti, etc.), indipendentemente dalla confezione utilizzata. Gli esperimenti condotti dai ricercatori di Francoforte sembrano dimostrare, invece, che la maggior parte degli estrogeni contenuti nelle acque minerali analizzate provenga proprio dalla confezione. Lo confermerebbe anche il fatto che di 4 acque provenienti dalla stessa sorgente ma imbottigliate in confezioni diverse (vetro e plastica), quelle in bottiglie di plastica contengono una quantità di xenoestrogeni nettamente superiore alle altre. È stato verificato l’effetto prodotto dalle elevate temperature sul PET simulando quanto accade durante il trasporto e lo stoccaggio dell’acqua in bottiglia prima della vendita. Sono state analizzate le bottiglie in PET di n.5 differenti acque minerali in commercio. Secondo quanto stabilito dal Regolamento (UE) N. 10/2011 del 14 gennaio 2011, da ogni bottiglia è stato prelevato un campione di uguale dimensione, peso e spessore. I campioni sono stati incubati a 40°C, 50°C e 75°C. Dopo 3 e 7 giorni di incubazione i campioni sono stati di nuovo pesati e analizzati al durometro per verificarne lo spessore. Come riportato nella Tabella, l’incubazione dei campioni di PET ha comportato la riduzione del loro peso tra il 40% e il 50%; lo spessore medio è diminuito del 3% a 40°C, del 9% a 50°C, del 10% a 75°C dopo 3 giorni di incubazione e dell’11% dopo 7 giorni a 40°C. L’esposizione per molti giorni a temperature elevate ha comportato la riduzione del peso e l’assottigliamento del PET, indicando la capacità delle elevate temperature di modificare la struttura del polimero e, pertanto, la possibilità di rilascio di sostanze indesiderate. I dati confermano che il PET non va esposto a temperature elevate, cosa che invece avviene spesso durante il trasporto e lo stoccaggio dell’acqua specialmente nelle stagioni calde. Si ravvisa, pertanto, la necessità di verificare le condizioni di trasporto e stoccaggio delle acque in bottiglie di PET prima che esse vengano messe in commercio.

Attività operativa: E’stata campionata la temperatura con sonde tipo PT 100 accreditate LAT, all’interno dei camion telonati di diverse aziende addette al trasporto e stoccaggio di bevande della Sicilia. Infatti è stata misurata la temperatura nei cassoni posteriori dei mezzi di trasporto telonati in condizioni di pieno carico di pallets di acqua a loro volta confezionati con imballaggio di terza categoria (pedana con sopra brick cellophanato che avvolge 6 bottiglie in PVC o PET, polietilene in cellophnae ad avvolgere la piramide di a pallets) il tutto sotto la copertura di plastica del telone del cassone che avvolge tutto l’ambiente. Nei periodi estivi e quando il sole è allo Zenith cioè tra le 12 e le 14,00 ora in cui si ha la massima espressione dei raggi solari l’interno di un pallet di acqua nelle condizioni sopra riportate di stoccaggio, riesce a raggiungere e superare 80°C. inoltre tale condizione compromette strutturalmente anche la stessa tenacità del polimero PET, infatti si è potuto dimostrare che tali temperature riescono con la lunga esposizione a deformare la bottiglia esposta precedentemente ad elevate temperature, comportandosi così, come una plastica “porosa”. Considerando che una plastica se ha la capacità di assorbire avrà anche quella di cedere, si è voluto approfondire tale argomento giustificando cosi come le ingenti quantità di sostanze inquinanti si ritrovano in numero 55 volte superiore il rilascio di inquinanti. L’effetto dell’inquinante non svanisce al successivo ripristino delle temperature delle bottiglie, come d esempio frigoriferi, o altro. Mentre si è potuto constatare che pur raffreddandosi la bottiglia di PET perde le proprie caratteristiche imitando un assottigliamento dello spessore.

Perchè il Biotappo

Oggigiorno, l’industria del preconfezionato consente di collocare un prodotto o una sostanza, alimentare o di altra natura, in appositi contenitori pronti per la vendita e la consumazione review. Effettuato il confezionamento dei prodotti, i contenitori, con il prodotto in essi contenuto, devono però essere trasportati dal luogo di confezionamento nel luogo di distribuzione o vendita. Se il prodotto confezionato non è altamente termosensibile, il trasporto dei contenitori avviene in ambienti non coibentati e, alcune volte, esposti alla luce naturale. In questi casi, durante il trasporto, i contenitori sono esposti al calore atmosferico. Ciò comporta un riscaldamento sia dei contenitori, sia dei prodotti in essi contenuti. Il riscaldamento dei contenitori può comportare il rilascio di composti chimici da parte di questi ultimi al raggiungimento di temperature critiche. Quanto detto può verificarsi, a titolo esemplificativo, nel caso in cui i contenitori siano realizzati in materiale polimerico. Qualora i prodotti confezionati siano sostanze liquide, i composti chimici rilasciati dai contenitori al raggiungimento della temperatura critica si disperdono in dette sostanze, alterandole. Il problema sopra esposto è particolarmente sentito nel caso in cui i prodotti confezionati siano di natura alimentare. La dispersione dei suddetti composti chimici nei prodotti alimentari può infatti costituire un pericolo per la salute dei consumatori. Un esempio significativo che consente di comprendere la gravità del problema è dato dalle bottiglie realizzate in una plastica cosiddetta “alimentare” (come ad esempio il polietilene) e contenenti bevande. Le bottiglie di questa tipologia vengono solitamente trasportate mediante autocarri in ambienti non coibentati ed esposti alla luce naturale. Quando gli autocarri percorrono, ad esempio, una strada assolata durante la stagione estiva, la temperatura delle bottiglie può raggiungere e superare 80 °C. A questa temperatura, il materiale plastico in cui sono realizzate le bottiglie rilascia Bisfenolo A, che si disperde irreversibilmente nella bevanda. Molti studi scientifici hanno dimostrato come il Bisfenolo A sia pericoloso per la salute. Terminato il trasporto, le bottiglie vengono collocate nei centri di distribuzione e lì tornano alla temperatura ambiente. Il Bisfenolo A non altera il gusto di una bevanda in cui è disperso, né l’aspetto delle bottiglie e delle bevande in esse confezionate. Un consumatore non è pertanto in grado di stabilire, ad esempio al momento dell’acquisto, se una bottiglia in plastica alimentare abbia raggiunto, durante il trasporto della stessa, una temperatura tale da comportare il rilascio di Bisfenolo A.
Scopo della presente invenzione è quello di superare gli inconvenienti suddetti indicando un contenitore comprendente almeno una porzione che, al raggiungimento di una determinata temperatura, subisca un cambiamento irreversibile percepibile da un utilizzatore del contenitore.
Oggetto della presente invenzione è un contenitore comprendente almeno una porzione visibile da un utilizzatore del contenitore, in cui, secondo l’invenzione, il contenitore comprende, almeno in corrispondenza della suddetta porzione, mezzi di assorbimento di un intervallo di frequenze della luce naturale variabile irreversibilmente al raggiungimento di una temperatura di viraggio. L’assorbimento di un determinato intervallo di frequenze della luce naturale fa sì che la suddetta porzione del contenitore assuma un determinato colore. Al raggiungimento della temperatura di viraggio, una variazione dell’intervallo di frequenze assorbite determina pertanto una variazione del colore posseduto dalla suddetta porzione. I mezzi di assorbimento comprendono, preferibilmente, un colorante termosensibile applicato in corrispondenza della suddetta porzione o disperso nella stessa, il quale cambia irreversibilmente colore al raggiungimento della temperatura di viraggio. Quest’ultima corrisponde, preferibilmente, ad una temperatura giudicata critica per il materiale in cui è realizzato il contenitore, come ad esempio 80° C per una bottiglia realizzata in plastica alimentare. In altre parole, quando il contenitore raggiunge la temperatura di viraggio, la suddetta porzione cambia colore irreversibilmente. L’irreversibilità assicura che, anche se il contenitore, dopo aver raggiunto o superato la temperatura di viraggio, si raffredda portandosi ad una temperatura inferiore a quella di viraggio, la suddetta porzione non cambia più colore. Vantaggiosamente, un utilizzatore del contenitore consapevole del colore che deve possedere la suddetta porzione se non è stata raggiunta la temperatura di viraggio, guardando la suddetta porzione può immediatamente rendersi conto se il contenitore abbia mai raggiunto o superato detta temperatura. Altro oggetto d’invenzione è un tappo applicabile ad un contenitore in corrispondenza di un’apertura dello stesso, comprendente almeno una porzione visibile da un utilizzatore del contenitore quando il tappo è applicato a quest’ultimo, in cui, secondo l’invenzione, il tappo comprende, almeno in corrispondenza della suddetta porzione, mezzi di assorbimento di un intervallo di frequenze della luce naturale variabile irreversibilmente al raggiungimento di una temperatura di viraggio.

Conclusione sintetica

Per prevenire a potenziali patologie a carico del sistema endocrino per la continua ed involontaria esposizione al rischio di ingestione di sostanze inquinanti, il Dott. Cristian FIORIGLIO ha inventato un tappo o parti della bottiglia in plastica contenente acqua, che consente dall’esterno della confezione la garanzia al consumatore di acquistare un alimento salubre o di essere di fronte ad un potenziale alimento pericoloso. Con la collaborazione di un’azienda del Nord Italia specializzata su vernici speciali, si è riusciti ad ottenere una vernice cangiante irreversibilmente ad una “data” temperatura critica, quale temperatura registrata e ritenuta pericolosa durante i campionamenti effettuati. Si è quindi avuta la possibilità di creare un prototipo di BioTappo totalmente trasparente che permettesse di distinguere il colore della vernice istantaneamente al consumatore in modo da verificare se l’alimento contenuto all’interno avesse viaggiato per lungo tempo ad esposizioni critiche di temperature tali da compromettere la salubrità e pertanto attentando indirettamente alla salute del consumatore.

Biotecnologia

Giuseppe Navanteri
Ingegnere Medico specializzato in gestione ed elaborazione di progetti, piani e programmi di investimento finalizzati alla edilizia e tecnologia sanitaria

Alessia Tonnetti
Ingegnere clinico e biomedico con PhD,esperta nella progettazione degli ambienti ospedalieri con particolare attenzione ai requisiti di sicurezza contro le radiazioni ionizzanti e non ionizzanti.

La stampante 3D entra in sala operatoriaed in particolare nella sala operatoria degli Istituti Fisioterapici Ospitalieri di Roma. L’Ortopedia Oncologica è una branca dell’ortopedia specializzata nella diagnosi e cura dei tumori muscolo scheletrici, molto diffusi soprattutto nei pazienti più giovani.Il trattamento di questi tumori inizia con l’intervento chirurgico finalizzato all’asportazione del tumore con margini ampi. Ciò implica spesso il sacrificio dei tendini, muscoli e legamenti con conseguenza diretta sulla stabilità e sulla funzione del segmento in questione. La successiva ricostruzione diviene quindi fondamentale. Per garantire una buona qualità della vita al paziente di normasi impiantano protesi sostitutive della parte asportata che, diversamente dalla ortopedia tradizionale, hanno una difficoltà in più: sono sempre differenti in forma e dimensione in quanto a sostituzione di una “forma tumorale” che chiaramente non è standard.

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Presso gli Istituti Fisioterapici Ospitalieri di Roma, e precisamente presso la UOC Ortopedia Oncologica dell’Istituto Nazionale Tumori Regina Elena, diretto dal Prof. Roberto Biagini, è iniziata l’attività di realizzazione e installazione di protesi custom made.

L’approccio alla ricostruzione custom made della protesi

Il tumore dell’osso è un tumore raro ma spesso estremamente aggressivo, sia localmente sia a distanza, a causa della sua rapida diffusione ematica. La sua cura richiede un approccio multidisciplinare con il coinvolgimento di diverse figure di specialisti che operano presso i centri di eccellenza oncologici come il reparto di Ortopedica Oncologica dell’Istituto Regina Elena in Roma che si occupa di ricerca, diagnosi e cura delle malattie tumorali, primitive e secondarie, dell’apparato muscolo-scheletrico sia del paziente adulto sia del bambino.

Presso l’istituto sono disponibili le più moderne tecniche chirurgiche sia per l’intervento di asportazione del tumore sia per la conseguente ricostruzione: tra queste, grazie all’applicazione di tecnologie innovative, è oggi possibile la produzione di protesi “su misura”, cioè costruite direttamente sulla specifica anatomia del paziente e sulla previsione di quella che sarà l’anatomia ossea stessa dopo l’asportazione del tumore.

Uno dei principali problemi nelle ricostruzioni complesse è adattare dei sistemi di ricostruzione standard all’anatomia del singolo caso. Questo fa si che molto spesso i risultati non siano all’altezza delle aspettative. Lo sviluppo delle tecniche di stampa 3D permette di ovviare a questo problema consentendo di stampare delle protesi in titanio, custom-made e quindi adattate al singolo paziente, teoricamente per tutti i segmenti corporei.

La tecnica

Il processo di realizzazione delle protesi ha inizio da un’immagine CT (Tomografia Assiale Computerizzata) del sito tumorale, dalla quale si ottiene una visualizzazione tomografica del sito anatomico. Grazie a particolari software di elaborazione delle immagini, è possibile isolare digitalmente il tumore osseo dai tessuti circostanti quali muscoli, pelle o grasso, ed ottenere delle immagini tridimensionali segmentate del volume tumorale che verrà reciso e sostituito con la protesi. Nel definire i margini di resezione viene considerato che, nel periodo di realizzazione della protesi, si potrebbe incorrere in un’espansione del tumore, per questo motivo i margini vengono sempre sovrastimati. Prima della stampa viene effettuata una simulazione virtuale dell’asportazione del tumore e del fissaggio della protesi nel sito tumorale.A partire dalle immagini segmentate vengono quindi realizzate le protesi in titanio, grazie alla progressiva sovrapposizione di strati stampati che vengono fusi tra di loro. È quindi possibile realizzare materiali a porosità controllata combinati con parti solide che forniscono alla protesi un’ottima capacità di osteointegrazione nelle fasi successive all’intervento.

L’installazione della protesi in seguito alla resezione

La tecnica di fissaggio della protesi deve essere studiata di volta in volta su ogni paziente. La difficoltà della tecnica sta nel riuscire a riprodurre perfettamente i margini progettati sulla CT preoperatoria e sulla base dei quali è progettata la protesi. A tal fine vengono utilizzate delle guide di taglio che, adattandosi perfettamente alla specifica anatomia del paziente, permettono di eseguire un taglio univoco. La protesi, una volta adagiata, viene fissata in maniera diversa, con viti, dadi, e fittoni di vario genere, all’osso del paziente che dovrebbe progressivamente aderire ad essa secondo un principio già sfruttato nelle protesi tradizionali che si usano comunemente nell’ortopedia tradizionale.

Ciò consenteimportanti vantaggi per il paziente tra cui un migliore ripristino dell’anatomia, non essendo più necessario adattare degli innesti ossei da donatore, una migliore ripresa funzionale e una maggiore resistenza al carico dovuta alla migliore distribuzione delle forze garantita dall’adattabilità dell’impianto.

I casi fino ad ora trattati agli IFO – Istituto Nazionale Tumori Regina Elena di Roma

L’Ortopedia Oncologica IRE ha finora eseguito tre casi di ricostruzione con protesi in titanio custom-made

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– Una ricostruzione di emibacino, dopo resezione di un voluminoso condrosarcoma che inglobava la metà prossimale del femore omolaterale e la porzione anteriore delle pelvi in una donna di 58 anni;

– Una ricostruzione di scapola, dopo resezione di un voluminoso condrosarcoma che comprendeva la porzione articolare, in una ragazza di 35 anni;

– Una ricostruzione del tarso del piede di un ragazzo di 13 anni, necessaria per ristabilire la continuità ossea dopo asportazione di una sarcoma di alto grado.

Altrettanti casi sono attualmente in progettazione e si prevede che nei prossimi anni questa tecnica verrà sempre più in aiuto del medico e del paziente.

I vantaggi delle stampanti 3D nel contesto biomedicale, sono dati dalla libertà di produrre prodotti realizzati su misura del paziente. Oltre alle protesi “personalizzate”, la stampa in Titanio 3D consente la realizzazione di strumenti dedicati alla sala operatoria per la risoluzione di casi più particolari e complessi. Sono state realizzate delle particolari frese tubulari che sono state utilizzate per la rimozione di un tumore nel ginocchio di una ragazza di 28 anni.

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Tale tecnologia, anche in funzione dei costi, è dedicata per ora solo aicasi più particolari come ad esempio la ricostruzione di segmenti complessi quali il bacino o la scapola, ovvero in quei casi in cui non sono disponibili le protesi modulari che normalmente si utilizzano in ortopedia oncologica, ma anche per la ricostruzione dopo resezione di più segmenti ossei complessi come ad esempio può accadere nel piede.

La possibile integrazione con la chirurgia robotica e la navigazione computerizzata, tecnologie disponibili all’IRE, per le quali esistono programmi di sviluppo e ricerca, renderà tale tecnologia sempre più affidabile e precisa con un diretto vantaggio per il paziente.

Il nostro istituto tuttavia non è l’unico dove è attualmente disponibile tale tecnologia; ricordiamo gli Istituti Ortopedici Rizzoli di Bologna, l’Istituto Ortopedico Galeazzi e il Gaetano Pini di Milano e il CTO di Firenze e di Torino.

  • Rengier, Mehndiratta, von Tengg-Kobligk, Zechmann C. M., Unterhinninghofen R., Kauczor U., Giesel F.L., “3D printing based on imaging data: review of medical applications”,  International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery, Vol. 5, Issue 4 (335-341), July 2010
  • Foto gentile concessionedella UOC OrtopediaOncologicadegli IFO di Roma.
Biotecnologia

Dott. Giuseppe Navanteri, Ingegnere Medico specializzato in gestione ed elaborazione di progetti, piani e programmi di investimento finalizzati alla edilizia e tecnologia sanitaria, con particolare interesse alla politica di sviluppo del sistema sanitario, redazione e gestione gare d’appalto, progettazione e gestione di ambienti ospedalieri, installazione di apparecchiature di alta tecnologia, di sistemi ed apparati biologici

La robotica, le sale operatorie multimediali e la telemedicina rappresentano il nuovo approccio alla chirurgia, dall’urologica all’ortopedica, dalla neurochirurgica all’emodinamica.
La legge di Moore prima applicata alla sola microelettronica, oggi trova applicazione nella mini invasività e nella contestuale crescita di accuratezza dell’intervento chirurgico.

Principale esempio è la multimedialità della chirurgia dopo la rivoluzione del robot in sala operatoria: basti pensare al robot “da Vinci” il primo sistema di chirurgia robotica in grado di poter operare in laparoscopia attraverso il comando a distanza di 4 bracci robotici mossi da uno o più consolle presenti in sala operatoria o in qualsiasi altra parte del mondo.

Questa influenza sta modificando i flussi e i percorsi clinico-assistenziali che mutano ormai secondo le principali leggi di mercato, vicine all’evoluzione dell’elettronica e di perfezionamento dell’efficienza.
La robotizzazione dei processi e la parola americana lean, nel senso di “snello”, stanno sempre più entrando nella concezione sanitaria, che ormai applica le regole dell’ottimizzazione giapponese delle “5 S”.
L’approccio, infatti, non è più solo medico o ingegneristico; ora i chirurghi sono i nuovi progettisti delle sale operatorie e gli ingegneri, i nuovi tecnici nella gestione dell’intervento. La multimedialità chirurgica nella sua completezza è a oggi la maggiore tecnologia che un chirurgo ha a disposizione e di cui il robot ne è solo una parte.
Un chirurgo nel passato considerato “esperto” diviene nel gergo attuale un chirurgo vincolato ai limiti dell’era pre-robotica. Un esempio è quanto accaduto nell’ospedale Brotzu di Cagliari, dove a un paziente di 67 anni sono stati asportati, in un solo intervento, cinque organi affetti da tumore grazie all’utilizzo della tecnica chirurgica mini-invasiva robotica.

“Il paziente, che presentava un caso di tumore alla vescica, precedentemente sottoposto a resezione endoscopica, ha presentato una recidiva in quanto il tumore era istologicamente infiltrante con alto grado di malignità”, spiega Mauro Frongia, direttore della Struttura di Urologia Robotica, “ulteriori accertamenti contrastografici hanno dimostrato inoltre la presenza anche di un tumore del surrene sinistro, e di uno del rene sinistro, ripetute localizzazioni tumorali dell’uretere sinistro e un ulteriore sospetto del tumore della prostata”.
Data la contemporanea presenza su cinque organi diversi, lo staff ha deciso di impiegare la tecnologia robotica per questo delicatissimo intervento, in quanto la chirurgia tradizionale avrebbe comportato un’incisione con un danno dei tessuti molto importante e il decorso post operatorio sarebbe stato di conseguenza doloroso e lungo.
Il paziente operato è riuscito ad alzarsi già il giorno dopo l’intervento, riportando solo una piccola ferita di sei centimetri.

Quello del Prof. Frongia e del suo staff rappresenta il primo intervento per tipologia e complessità in Italia e in Europa.
La tecnica robotica, in costante evoluzione, non parla ormai solo del solito “da Vinci” ma anche di robotica neurochirurgica e ortopedica, come il robot nato per gli interventi di chirurgia spinale installato a oggi in Italia al Cto di Torino e utilizzato dal Prof. Michele Naddeo. Si tratta di Mazor che permette prima di pianificare l’intervento sulle immagini radiologiche e poi di riprodurlo automaticamente sul paziente. Tale metodo è usato per la chirurgia spinale sia aperta che mini invasiva percutanea, per stabilizzazioni della colonna, interventi chirurgici spinali con approccio posteriore, deformità spinali, nelle neoplasie ossee, vertebroplastica e cifoplastica. Conseguenza diretta di questo sistema è anche la diminuzione dell’esposizione a radiazione intraoperatoria sia per gli operatori che per il paziente, già ottimizzata attraverso l’utilizzo del navigatore ma in questo caso decimata in quanto ridotta in media del 60%.

Resta conclamato il costo dei robot chirurgici che non si sposa bene con la crisi nel settore pubblico e privato, e con i piani di rientro delle varie Regioni Italiane costrette a utilizzare i pochi investimenti stanziati solo ai fini di poter garantire i LEA.

È pur vero che però i robot chirurgici hanno aperto gli occhi di molte aziende e ricercatori impegnati nel settore focalizzando la loro attenzione al perfezionamento della tecnica laparoscopica e utilizzando la multimedialità dei sistemi di imaging.
In tal senso nascono colonne videolaparoscopiche sempre più tecnologiche e semplici da utilizzare, perfettamente integrate con le sale operatorie e in grado di dare all’operatore visioni 3D con un senso di profondità prossimo alla visione a occhio nudo.

Un esempio tra tutti è il nuovo sistema “casco” della Sony, indossato dal chirurgo, che visualizza due immagini HD distinte, una per ogni occhio, per evitare il crosstalk, mentre gli altri operatori possono osservare le stesse immagini 3D attraverso i monitor medicali disposti in sala sui bracci pensili.

L’ingresso poi dei Google Glass, in ambito medico e didattico, sta aprendo le porte ad un approccio più easy per l’utilizzo di queste tecnologie in sala operatoria.
I riscontri sono molteplici, il didattico, l’ausilio medico-chirurgico nel richiamare le cartelle cliniche dei pazienti, richiamare le immagini radiodiagnostiche ad esempio presenti nel PACS aziendale durante l’operazione chirurgica con il solo impegno della voce, l’ingrandimento visivo…
In questo senso la sala operatoria multimediale, in toto, diventa la vera tecnologia a servizio del chirurgo.

È grazie alla progettazione medico-ingegneristica di un medical layout in linea con tale tipo di approccio che stanno nascendo sistemi di flusso delle sale operatorie integrate e di gestione di immagini che permettono di avere configurazioni di sala che facciano sentire l’operatore dentro il paziente non vincolandolo alla consolle e usufruendo al contempo di immagini con ingrandimento visivo di circa 20 volte.
Sistemi che permettono, attraverso comando vocale, di integrare i dati disponibili con immagini appartenenti alla storia clinica del paziente mentre si rimane nel campo operatorio.
Sistemi che permettono di interloquire liberamente e rendere partecipe dell’intervento un secondo chirurgo che nello stesso momento può essere nel medesimo edificio ospedaliero o in una differente struttura a migliaia di chilometri di distanza.

È in atto una reingegnerizzazione delle attività clinico-assistenziali che vede un continuo e necessario processo di aggiornamento del chirurgo e dell’ingegnere sempre più stretti nella collaborazione per la migliore “progettazione dell’intervento”.

L’investimento della struttura sanitaria che capitalizza in tecnologia, esperienza, capacità scientifica e operatoria nel realizzare un blocco operatorio multimediale e tecnologicamente avanzato, con l’obiettivo di curare meglio e prima il paziente, viene ripagato nel breve periodo in quanto questa scelta comporta minore durata della degenza (meno costi per il SSN); minor tempo di occupazione della sala operatoria (maggior numero di interventi e abbattimento delle liste di attesa); minor numero di complicanze per il paziente (minor costo post operatorio e migliore qualità della vita del paziente); ammortamento dei costi e dell’investimento vendendo una salute qualitativamente migliore.

Per tale ragione, non andando in contrasto con le varie leggi di spending review e piani di rientro regionali, bisognerebbe che la politica sanitaria dia maggior peso alle innovazioni tecnologiche pro salute, in modo che tali tecnologie non rappresentino la sola inaugurazione dell’eccellenza nel singolo centro a disposizione di pochi ma diventino per tutti la normale procedura clinico-assistenziale del SSN.

Bibliografia