Una nueva forma de imprimir en 3D dispositivos médicos personalizados

Utilizando un nuevo proceso de impresión 3D, investigadores de la Universidad de Nottingham han descubierto cómo fabricar partes del cuerpo artificiales y otros dispositivos médicos con funcionalidad integrada que ofrecen una mejor forma y durabilidad, al tiempo que reducen el riesgo de infección bacteriana.

El jefe del estudio, el Dr. Yinfeng He, del Centro de Fabricación Aditiva, dijo: “La mayoría de los dispositivos médicos producidos en masa no satisfacen completamente las necesidades únicas y complejas de sus usuarios. Del mismo modo, los métodos de impresión 3D de un solo material tienen limitaciones de diseño que no pueden producir un dispositivo a medida con múltiples funciones biológicas o mecánicas. Pero por primera vez, utilizando una técnica de impresión 3D de múltiples materiales asistida por computadora, demostramos que es posible combinar funciones complejas dentro de un dispositivo de atención médica personalizado para mejorar el bienestar del paciente “.

La esperanza es que el proceso de diseño innovador se pueda aplicar a la impresión 3D de cualquier dispositivo médico que requiera formas y funciones personalizables. Por ejemplo, el método podría adaptarse para crear una extremidad o articulación protésica en una sola pieza altamente personalizada para reemplazar un dedo o pierna perdida que pueda adaptarse perfectamente al paciente para mejorar la comodidad y durabilidad de la prótesis; o imprimir píldoras personalizadas que contienen múltiples medicamentos, conocidas como polipíldoras, optimizadas para ser liberadas en el cuerpo en una secuencia terapéutica prediseñada.

Mientras tanto, el envejecimiento de la población mundial está aumentando, lo que lleva a una mayor demanda de dispositivos médicos en el futuro. El uso de esta técnica podría mejorar la salud y el bienestar de las personas mayores y aliviar la carga financiera del gobierno.

Para este estudio, los investigadores aplicaron un algoritmo informático para diseñar y producir, píxel a píxel, objetos impresos en 3D hechos de dos materiales poliméricos de diferente rigidez que también evitan la acumulación de biofilm bacteriano. Al optimizar la rigidez de esta manera, han logrado obtener piezas con formas y tamaños personalizados que ofrecen la flexibilidad y resistencia necesarias.

Los reemplazos de articulaciones de dedos artificiales actuales, por ejemplo, utilizan partes de silicona y de metal que ofrecen al usuario un nivel estandarizado de destreza, al mismo tiempo que son lo suficientemente rígidas para implantarse en el hueso. Sin embargo, como demostrador del estudio, el equipo pudo imprimir en 3D una articulación del dedo que ofrece estos requisitos duales en un solo dispositivo, al tiempo que pudo personalizar su tamaño y resistencia para satisfacer las necesidades individuales del paciente.

El equipo pudo realizar su nuevo estilo de impresión 3D con multimateriales biofuncionales y resistentes a las bacterias, lo que les permitió implantarse y combatir infecciones (que pueden ocurrir durante y después de la cirugía) sin el uso de antibióticos añadidos. El equipo también utilizó una nueva técnica de caracterización de alta resolución para mapear en 3D la química de las estructuras de impresión y probar la unión entre ellas en toda la pieza. Esto identificó que, en escalas muy pequeñas, los dos materiales se mezclaban en sus interfaces; una señal de una buena unión, lo que significa que es menos probable que se rompa un dispositivo mejor.

El estudio fue realizado por el Centro de Fabricación Aditiva (CfAM) y financiado por el Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas. Los resultados completos se publican en Advanced Science, en un artículo titulado: “Aprovechamiento del diseño generativo para dispositivos compuestos de impresión 3D resistentes al biofilm bacteriano”.

Antes de comercializar la técnica, los investigadores tienen la intención de expandir sus usos potenciales probándola en materiales más avanzados con características adicionales como el control de las respuestas inmunes y la promoción de la unión de las células madre.

Sobre Andrea Gambini

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