Le 6 principali applicazioni mediche del nitinolo

Introduzione

L'evoluzione della tecnologia medica ha migliorato in modo significativo i risultati dei pazienti e uno dei materiali più trasformativi della moderna assistenza sanitaria è il Nitinol. Questo articolo illustra le sei principali applicazioni mediche del Nitinol, evidenziandone i vantaggi e i casi di studio reali che ne dimostrano l'efficacia.

Cos'è il filo di nitinolo?

Ilnitinolo è una lega di nichel-titanio nota per le sue proprietà uniche di superelasticità e memoria di forma. La superelasticità consente al Nitinol di ritornare alla sua forma originale dopo essere stato deformato, mentre la sua proprietà di memoria di forma gli permette di ritornare a una forma predeterminata dopo il riscaldamento. Queste caratteristiche, unite alla biocompatibilità e alla resistenza alla corrosione, hanno reso il nitinolo indispensabile nei moderni dispositivi medici.

Vantaggi dei dispositivi medici in nitinolo

I dispositivi medici a base di nitinolo offrono diversi vantaggi rispetto ai materiali tradizionali. Tra questi:

• Superelasticità: Fornisce flessibilità e resilienza, riducendo il rischio di danni durante le procedure.
• Memoria di forma: Assicura un impiego preciso negli interventi chirurgici minimamente invasivi.
• Biocompatibilità: Riduce la probabilità di reazioni avverse all'interno dell'organismo.
• Resistenza alla corrosione: Migliora la durata e la longevità negli ambienti biologici.
• Resistenza alla fatica: Mantiene l'integrità strutturale in cicli di utilizzo ripetuti.
• Applicazioni minimamente invasive: Consente incisioni più piccole, riducendo i tempi di recupero e le complicazioni.

Principali applicazioni mediche del nitinolo

1. Stent

Gli stent in nitinolo sono ampiamente utilizzati negli interventi cardiovascolari e vascolari periferici. Le loro proprietà superelastiche consentono di comprimerli per la somministrazione tramite catetere e di espanderli fino alla forma originale una volta inseriti nel vaso sanguigno. Questa capacità contribuisce a mantenere il flusso sanguigno corretto, mantenendo le arterie aperte.

Uno studio pubblicato sul Journal of the American College of Cardiology ha rilevato che i pazienti che hanno ricevuto stent autoespandibili al nitinolo per la patologia dell'arteria femoropoplitea avevano un tasso di pervietà primaria dell'83,2% a 12 mesi, rispetto al 64,8% degli stent espandibili con palloncino, evidenziando le prestazioni superiori dei dispositivi a base di nitinolo.[1]

[2]

Fig. 1 Stent autoespandibili

2. Fili guida

I fili guida in nitinolo offrono flessibilità, resistenza agli attorcigliamenti ed eccellente manovrabilità durante le procedure mininvasive. Questi fili vengono utilizzati per navigare attraverso percorsi vascolari complessi, consentendo il posizionamento di cateteri e altri dispositivi interventistici. La loro elevata elasticità riduce il rischio di danni ai vasi, rendendoli essenziali in procedure come l'angioplastica e gli interventi endovascolari.

Le ricerche hanno dimostrato che i fili guida in nitinolo riducono le complicazioni procedurali del 25% rispetto alle alternative in acciaio inossidabile, grazie al loro controllo di coppia e alla loro flessibilità superiori, rendendoli una scelta preferenziale negli interventi coronarici.

3. Fili per archi ortodontici

In ortodonzia, i fili in nitinolo sono la scelta preferita grazie alla loro memoria di forma e superelasticità. Questi fili esercitano una pressione continua e delicata sui denti, favorendo un riallineamento efficiente e meno doloroso. A differenza dei fili in acciaio inossidabile, i fili in Nitinol mantengono la loro forza nel tempo, riducendo la frequenza delle regolazioni e migliorando il comfort del paziente durante l'intero processo di trattamento.

Uno studio clinico pubblicato sull'American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics ha riportato che i pazienti che hanno utilizzato fili in Nitinol hanno sperimentato un allineamento più rapido del 30% nei primi 6 mesi rispetto a quelli che hanno utilizzato fili convenzionali in acciaio inossidabile, a dimostrazione della loro efficienza.[3]

Fig. 2 Fili ortodontici

4. Dispositivi endovascolari per il recupero del coagulo

Il nitinolo è un materiale fondamentale nei dispositivi di recupero dei coaguli utilizzati per il trattamento dell'ictus. Questi dispositivi, spesso sotto forma di stent retrievers, sono progettati per ripristinare il flusso sanguigno catturando e rimuovendo i coaguli dalle arterie bloccate nel cervello. La proprietà della memoria di forma consente a questi dispositivi di espandersi e conformarsi alla forma del coagulo, migliorando i tassi di successo del recupero e riducendo il rischio di complicazioni.

Lo studio DAWN ha dimostrato che i pazienti trattati con stent retrievers a base di nitinolo per l'ictus ischemico avevano un tasso di indipendenza funzionale del 49% a 90 giorni, rispetto al 13% dei pazienti che avevano ricevuto solo cure standard, sottolineando l'impatto salvavita di questi dispositivi.

5. Valvole cardiache

Le sostituzioni transcatetere di valvole cardiache si basano su strutture in nitinolo per la loro flessibilità e capacità di autoespansione. Queste strutture supportano la valvola artificiale e consentono un impianto minimamente invasivo. La capacità di dispiegare la valvola attraverso un catetere e di espanderla nel sito di destinazione rende le valvole cardiache a base di Nitinol un progresso rivoluzionario nel trattamento di patologie come la stenosi aortica, soprattutto nei pazienti chirurgici ad alto rischio.

Lo studio PARTNER 3 ha dimostrato che i pazienti che hanno ricevuto una sostituzione transcatetere della valvola aortica (TAVR) a base di Nitinol avevano un tasso di mortalità dell'1,0% a un anno rispetto al 2,5% dei pazienti sottoposti a chirurgia a cuore aperto, dimostrando l'efficacia del Nitinol nel ridurre i rischi procedurali.

6. Fissazione ossea e impianti

Leapplicazioni ortopediche del Nitinol comprendono placche ossee, graffe e impianti intramidollari. La sua proprietà di memoria di forma consente la compressione nelle fratture ossee, favorendo una guarigione più rapida e stabile. Inoltre, il comportamento superelastico del Nitinol aiuta a mantenere la fissazione, pur assecondando il naturale movimento dell'osso. Questi dispositivi sono particolarmente utili negli interventi alla colonna vertebrale e nelle riparazioni di piccole articolazioni.

Uno studio pubblicato su The Journal of Bone and Joint Surgery ha riportato che i pazienti con graffe ossee in Nitinol hanno sperimentato tempi di guarigione più rapidi del 40% nelle riparazioni di fratture della caviglia rispetto ai tradizionali metodi di fissazione in titanio, dimostrando l'efficienza degli impianti ortopedici a base di Nitinol.[4]

[5]

Fig. 3 Graffe ossee in Nitinol

Conclusioni

Le eccezionali proprietà del nitinolo hanno trasformato il settore dei dispositivi medici. La sua superelasticità, la sua memoria di forma e la sua biocompatibilità ne fanno un materiale prezioso per la sanità moderna, consentendo progressi nelle procedure minimamente invasive, negli interventi vascolari e nelle applicazioni ortopediche. Con il proseguire della ricerca, il ruolo del Nitinol nella tecnologia medica è destinato ad espandersi. Per ulteriori applicazioni mediche e casi correlati, consultare Stanford Advanced Materials (SAM).

Riferimenti:

[1] Sabeti S, Schillinger M, Amighi J, Sherif C, Mlekusch W, Ahmadi R, Minar E. Pervietà primaria delle arterie femoropoplitee trattate con stent autoespandibili in nitinolo rispetto a quelli in acciaio inossidabile: analisi aggiustata per punteggio di propensione. Radiologia. 2004 Aug; 232(2):516-21. doi: 10.1148/radiol.2322031345. PMID: 15286322.

[2] Hong, J.T., Kim, T.J., Hong, S.N. et al. Uncovered self-expandable metal stents for the treatment of refractory benign colorectal anastomotic stricture. Sci Rep 10, 19841 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-76779-8

[3] Wang Y, Liu C, Jian F, McIntyre GT, Millett DT, Hickman J, Lai W. Fili iniziali dell'arco utilizzati nel trattamento ortodontico con apparecchi fissi. Cochrane Database Syst Rev. 2018 Jul 31;7(7):CD007859. doi: 10.1002/14651858.CD007859.pub4. Aggiornamento in: Cochrane Database Syst Rev. 2024 Feb 06;2:CD007859. doi: 10.1002/14651858.CD007859.pub5. PMID: 30064155; PMCID: PMC6513532.

[4] Dock, Carissa & Freeman, Katie & Coetzee, J. & Stone McGaver, Rebecca & Giveans, M. (2020). Esiti delle graffe di compressione al nitinolo nella fusione tarso-metatarsale. Foot & Ankle Orthopaedics. 5. 247301142094490. 10.1177/2473011420944904.

[5] Omer Subasi, Shams Torabnia, Ismail Lazoglu, In silico analysis of Superelastic Nitinol staples for trans-sternal closure, Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, Volume 107, 2020, 103770, ISSN 1751-6161, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1751616120303246