Invasi protesici in PET più economici e resistenti?

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I materiali utilizzati (a – intrecciato; b – a maglia; credits: gli autori)

Se opportunamente intrecciato o lavorato a maglia, il PET presenta maggiore resistenza alla deformazione e rigidità dei corrispettivi invasi in pezzo unico.

Abbassare i costi di produzione delle protesi è, per alcune realtà mondiali, fondamentale per poter supportare i tanti pazienti che hanno affrontato un’amputazione. Ci sono Paesi nei quali può, per esempio, essere difficile accedere ai materiali tradizionalmente utilizzati per la realizzazione degli invasi, una delle componenti protesiche più delicate, perché accoglie il moncone del paziente e, al tempo stesso, subisce tutte le forze di torsione, e non solo, date dall’utilizzatore.

Per queste ragioni, l’invaso deve essere comodo e al tempo stesso molto resistente. Per raggiungere questo obiettivo, di solito i polimeri vengono rinforzati con fibre di vario tipo, come vetro, carbonio o Kevlar. E se si trovasse modo di utilizzare il PET, certamente più economico e disponibile?

Un team composto da ricercatori britannici e indiani ha verificato se la lavorazione intrecciata o a maglia del PET possa rinforzarlo al punto da renderlo adatto alla produzione di invasi.

I materiali utilizzati (a – intrecciato; b – a maglia; credits: gli autori)

Proprietà meccaniche dei materiali utilizzati

Per verificare la propria ipotesi gli autori hanno quindi realizzato una serie di invasi in materiali differenti: PET intrecciato (PETW); PET lavorato a maglia (PETK) con una macchina automatica, con 12 punti per pollice; polipropilene (PP); polietilene ad alta densità (HDPE); tessuto di fibra di vetro con densità lineare di 215 g/m² (GFRP).

In tutti i casi in cui sia necessario l’uso di una matrice aggiuntiva, si è usata una resina in poliestere (IP2) da infusione. Gli autori hanno verificato le proprietà meccaniche di ognuno dei materiali utilizzati prima della realizzazione degli invasi, sottoposti a un test di resistenza con un apposito strumento, chiamato Instron 3369, e con un tasso di allungamento di 1 millimetro al minuto. Questo primo test ha permesso di verificare che i materiali in PET sono più resistenti di quelli tradizionalmente utilizzati per la produzione di invasi.

Proprietà degli invasi realizzati

Una volta verificata la bontà dei materiali di partenza, gli autori hanno realizzato ognuno degli invasi sopra elencati. Per quanto riguarda le procedure utilizzate, gli invasi in PETW e PETK sono stati prodotti con il metodo VARTM, mentre gli invasi in PP e HDPE con il processo VAT.

utti gli invasi sono stati sottoposti allo stesso test di carico, realizzato con un Instron 5967 Universal, per verificarne la resistenza allo stress meccanico e, in particolare, a un carico di 125 kg. La velocità di carico utilizzata è di 10 Newton al secondo. In questo caso, il test è stato superato brillantemente da tutti i tipi di invaso.

Tuttavia, a un’analisi più profonda ci si accorge che gli invasi in PETW e in PETK hanno una maggiore resistenza alla deformazione e alla rigidità rispetto a quelli in PP e HDPE, mentre è simile a quella dell’invaso in GFRP. Ciò porta gli autori a confermare la propria ipotesi iniziale.

Lo studio, anzi, non solo sottolinea la possibilità di utilizzare il PET per la realizzazione di invasi, ma ne indica la superiorità rispetto ai materiali tradizionalmente utilizzati. Lo studio ha visto la partecipazione delle inglesi De Montfort University e Loughborough University e degli indiani Bhagwan Mahaveer Viklang Sahayata Samiti (BMVSS), National Institute of Technology Calicut e Malaviya National Institute of Technology.

(Lo studio: Nagarajan, Y.R.; Farukh, F.; Silberschmidt, V.V.; Kandan, K.; Rathore, R.; Singh, A.K.; Mukul, P. Strength Assessment of PET Composite Prosthetic Sockets. Materials 2023, 16, 4606. https://doi.org/10.3390/ma16134606)