Protesi chirurgiche a base di fibre tessili: lo stato dell’arte.

I materiali e le tecnologie tessili rivestono un ruolo importante nello sviluppo di prodotti medici e chirurgici. In particolare, nella chirurgia protesica, l’introduzione di nuovi materiali, il perfezionamento delle tecniche di produzione e della qualità delle fibre tessili, così come l’introduzione di tecniche di indagine più accurate e finalizzate, hanno avuto e continuano ad avere un’importanza notevole nello sviluppo di fibre e tessuti per applicazioni medicali.

Le attuali applicazioni in chirurgia protesica delle diverse forme tessili riguardano, oltre alle suture chirurgiche, gli innesti vascolari, i tendini e i legamenti artificiali, i patch cardiaci e le reti per il contenimento di ernie, anelli di sutura di valvole cardiache (Figura 1).

I vantaggi delle strutture tessili come biomateriali derivano innanzi tutto dalla disponibilità di numerosi materiali, filati, e tecnologie di tessitura che permettono di ottimizzare il design e la prestazione. La facilità di manipolazione, modellabilità (a volte anche durante l'intervento chirurgico stesso) e possibilità di realizzare forme geometriche complesse permettono una facilità di impiego non facilmente ottenibile altrimenti che con forme tessili. La flessibilità ed adattabilità ai movimenti permette il massimo comfort per il paziente in relazione alla dinamica del movimento stesso.

Una caratteristica molto interessante per numerose applicazioni biomediche è inoltre la presenza di pori in strutture polimeriche, che consentono l'integrazione del tessuto naturale nel tessuto artificiale. La tipologia e le dimensioni dei pori possono essere variati modificando la tecnologia di tessitura.

In generale, i prodotti tessili utilizzati per impianti nel corpo umano si basano su 4 tipologie di tessuti: woven (intreccio regolare), knitted (lavorato a maglia), braided (a treccia) e nonwoven (tessuto-non-tessuto). I primi tre sono fabbricati da filato, mentre il quarto tipo può essere fatto direttamente da fibre o anche dal polimero di base (Figura 2). Le forme impiantabili variano dai fili alle fibre intrecciate in nastri e trecce, ai feltri, alle forme tubulari.

I materiali polimerici che vengono utilizzati per questi scopi includono, proteine (seta, collagene), poliammidi, poliesteri (PET), PTFE, poliuretani (Lycra, Pellethane, Biomer, eccetera.). Altri materiali fibrosi, sia riassorbibili che non, sono stati sviluppati appositamente per applicazioni medicali (poliglicolide, polilattide, polidiossanone, eccetera.).

La reattività di questi prodotti a contatto con i tessuti del corpo umano è variabile in funzione delle loro caratteristiche chimiche e fisiche. I materiali riassorbibili provocano una maggior reazione da parte dei tessuti a causa del processo stesso di riassorbimento (i prodotti di degradazione danno luogo ad una risposta infiammatoria più o meno intensa), mentre i materiali non riassorbibili, a parità di struttura chimica, mostrano reattività dipendente da caratteristiche come rugosità, porosità e flessibilità.

Le forme woven sono in genere molto stabili dimensionalmente, ma meno estensibili e porose delle altre e hanno lo svantaggio di tendere a sfilacciarsi alle estremità. Per contro, le forme weft-knitted (ottenute per tessitura in senso radiale) sono molto estensibili, ma meno stabili dimensionalmente mentre le warp-knitted (ottenute per tessitura in senso longitudinale) sono molto versatili e possono essere progettate con un ampio intervallo di proprietà meccaniche. Il vantaggio delle forme knitted è la loro flessibilità, unita alla capacità di resistere allo sfilacciamento, tuttavia una limitazione è data dalla elevata porosità, che non può scendere oltre ad un certo valore determinato dalla tecnologia di lavorazione stessa. Le forme braided (trecce e suture) possono essere ottenute con diversi disegni; a causa dell’intreccio, questi prodotti sono porosi e vengono imbibiti dai fluidi corporei negli interstizi. Per ridurne la capillarità si può ricorrere ad un rivestimento biodegradabile (polilattide) o non biodegradabile (Teflon), che aumenta la maneggevolezza, favorisce lo scorrimento durante i movimenti del corpo e aiuta la formazione di nodi nel caso delle suture. Infine, le proprietà dei tessuti nonwoven sono determinate dal polimero o dal tipo di fibra utilizzati e dal metodo legante; si tratta di forme espanse (es: PTFE espanso) o estruse elettrostaticamente (poliuretani) che si comprimono facilmente per poi espandere colmando cavità ed interstizi, prevenendo così il sanguinamento o la perdita di fluidi. I poliuretani lavorati in questo modo danno strutture che hanno proprietà simili al collagene, in particolare per quanto riguarda la compliance (capacità di estensione per unità di pressione o sollecitazione), requisito molto importante nel caso di protesi vascolari di piccolo calibro.

I tessuti impiegati per la realizzazione di protesi vascolari variano a seconda del diametro del vaso ematico:

-         per protesi di vasi di medio o grosso calibro (diametri interni superiori ai 7 mm) e cioè per l'aorta e le sue diramazioni, la velocità del flusso ematico è elevata e solo una piccola percentuale di sangue che fluisce attraverso il vaso viene a contatto con la parete, per cui i fenomeni trombotici sono meno drammatici. In questi casi si impiegano tessuti (Dacron, PET) ed espansi (Goretex, PTFE)

-         per protesi di piccolo calibro (diametro interno inferiore a 6 mm) sono molteplici le problematiche in gioco, e una soluzione ottimale è attualmente allo stato di ricerca. Vengono attualmente impiegati poliuretani microporosi.

I legamenti artificiali in fase di ricerca e sperimentazione clinica, proposti in alternativa ai trapianti autologhi, presentano una struttura tubolare o a nastro in Dacron (legamento tipo Stryker), in polipropilene tessute in una struttura con intrecci romboidali (Kennedy augmentation device). Recentemente sono stati proposti anche legamenti in seta.

I tessuti vengono inoltre impiegati per ernioplastica, sotto forma di tessuti non riassorbibili (impianti biointegrabili, che vengono cioè colonizzati dai tessuti e permangono nei siti di impianto), sia riassorbibili (Tabella 1).

 

Tabella 1 - Tessuti impiegati in ernioplastica

Non riassorbibili	Riassorbibili
tantalio             acciaio inossidabile             poliestere (Dacron, Mylar, Mersilene)             nylon             PTFE e Gore-Tex             polipropilene (Marlex, Prolene)	acido poliglicolico (Dexon)             acido lattico+glicolico (Vicryl)

I patch vascolari che vengono impiegati per bloccare gravi fuoriuscite ematiche per vasi di grandi e medie dimensioni. Sono commercialmente disponibili in poliestere (knitted, ±velour all’esterno) rivestito con collagene.

Da un'analisi della letteratura scientifica si osserva che ricerca in campo biomedicale è molto attiva nel migliorare e proporre sempre nuove soluzioni tra cui molte coinvolgono il settore tessile. Nella rigenerazione di tessuti ed organi (Ingegneria Tissutale) si intravede una delle più promettenti applicazioni delle tecnologie tessili.