El estrechamiento de la tráquea o los bronquios principales debido a una lesión o enfermedad puede terminar muy mal. Si los pacientes reciben muy poco aire, oxígeno, corren el riesgo de asfixiarse y, a menudo, necesitan ayuda médica lo antes posible.

Los cirujanos insertan stents hechos de silicona o metal de uso médico como una forma de tratar a estos pacientes. Aunque rápidamente traen alivio, los implantes también tienen desventajas:los stents metálicos deben extraerse quirúrgicamente con algo de esfuerzo, que es una carga para los pacientes, mientras que los stents de silicona a menudo se alejan del sitio de inserción. La razón de esto es que los implantes no se adaptan a la anatomía del paciente.

Un equipo de investigación de ETH Zurich, compuesto por miembros de los grupos de Materiales complejos y Formulación y administración de fármacos, ahora ha desarrollado un stent para las vías respiratorias junto con investigadores del Hospital Universitario de Zúrich y la Universidad de Zúrich; está adaptado a los pacientes y es biorreabsorbible, (es decir., se disuelve gradualmente y se degrada después de la implantación). Estos stents se fabrican mediante un proceso de impresión 3-D conocido como procesamiento de luz digital (DLP) y resinas sensibles a la luz especialmente adaptadas para este propósito.

Primero, los investigadores crean una imagen de tomografía computarizada de una sección específica de las vías respiratorias. Basado en esto, desarrollan un modelo digital en 3D del stent. Luego, los datos se transfieren a la impresora DLP, que produce el stent personalizado capa por capa.

En el proceso de DLP, una plataforma de construcción se sumerge en un depósito lleno de resina. Luego, la plataforma se expone a la luz ultravioleta en los lugares deseados de acuerdo con el modelo digital. Donde la luz golpea la resina se endurece. La plataforma se baja un poco y la siguiente capa se expone a la luz. De este modo, el objeto deseado se crea capa por capa.

Resina especial desarrollada

Hasta ahora, La tecnología DLP solo podía producir objetos rígidos y quebradizos utilizando materiales biodegradables. Los investigadores de ETH, por lo tanto, desarrolló una resina especial que se vuelve elástica después de la exposición a la luz.

Esta resina se basa en dos macromonómeros diferentes. Las propiedades del material del objeto producido con él se pueden controlar por la longitud (peso molecular) de los macromonómeros utilizados y por su proporción de mezcla, como muestran los investigadores en su último estudio en Avances de la ciencia .

Tan pronto como la luz ultravioleta incida en la resina, los monómeros se unen y forman una red polimérica. Dado que la resina recién desarrollada es demasiado viscosa a temperatura ambiente, los investigadores tuvieron que procesarlo a temperaturas de 70 a 90 grados centígrados.

Los investigadores produjeron varias resinas con diferentes monómeros y probaron los prototipos que hicieron a partir de ellas para ver si el material es compatible con las células y biodegradable. También probaron los prototipos en cuanto a elasticidad y estrés mecánico, como compresión y tensión.

Finalmente, los científicos utilizaron el material con las propiedades deseadas para fabricar stents, que se probaron en conejos.

La inserción de los stents también requirió un instrumento especial, ya que los objetos impresos en 3D deben entregarse plegados. Esto requiere que los implantes iThe no se puedan doblar o apretar en la dirección incorrecta y que tengan que desplegarse perfectamente en su lugar de despliegue.

Los investigadores incluyeron oro en la estructura del stent para facilitar el uso de imágenes médicas para rastrear su ubicación durante la inserción. Esto hace que el stent sea más robusto, pero no cambia su tolerabilidad.

Pruebas exitosas Buenos prospectos

Las pruebas en conejos realizadas por el grupo de investigación de Daniel Franzen, Médico Titular del Departamento de Neumología del Hospital Universitario de Zúrich, y la facultad de Vetsuisse tuvo éxito. Los investigadores pudieron demostrar que los implantes son biocompatibles y que son absorbidos por el cuerpo después de seis a siete semanas. Diez semanas después de la implantación, el stent ya no era visible en las imágenes de rayos X. Además, los stents insertados generalmente no se movieron de su sitio de inserción.

"Este desarrollo prometedor abre perspectivas para la producción rápida de implantes y dispositivos médicos personalizados que deben ser muy precisos, elástico y degradable en el cuerpo, "dice Jean-Christophe Leroux, Profesor de Formulación y Entrega de Medicamentos en ETH Zurich. La investigación adicional se centrará en hacer que la inserción de los stents sea lo más suave posible.

Es más, los procesos deben diseñarse de tal manera que la producción sea posible en el lugar de uso, o al menos implicaría cadenas de suministro cortas. El proceso aún se encuentra a escala de laboratorio. "Sin embargo, Producir este tipo de stents a gran escala es una empresa compleja que aún debemos estudiar mejor, "dice André Studart, jefe del Grupo de Materiales Complejos de ETH. Sin embargo, dice que la técnica se puede transferir con relativa facilidad a aplicaciones médicas similares. "Por lo tanto, es de esperar que sea solo cuestión de tiempo antes de que nuestra solución llegue a la clínica, "dice el profesor.

El estudio se publica en Avances de la ciencia .