Cuando era niño Michael Sealy era alto. Un poco torpe él dice. Y tiene una prueba duradera:dos tornillos metálicos en su codo izquierdo.

El zurdo se sometió a una cirugía después de tropezar y fracturarse el codo en quinto grado. Los cirujanos insertaron los tornillos para mantener unido el hueso del cúbito. El hueso sanó. Quedaron los tornillos.

"Empieza a doler, "Sealy dijo sobre el codo." A veces parece estar correlacionado con el clima frío o un frente de tormenta que se acerca. Otras veces, duele, y por supuesto mi esposa no me cree, cuando estoy haciendo las tareas del hogar, como llevar la jarra de leche o sacar la ropa de la lavadora ".

Ahora es profesor asistente en la Universidad de Nebraska-Lincoln, Sealy ha mezclado negocios con ese descontento al ser pionero en un enfoque novedoso para una búsqueda de décadas.

"En lugar de tener estos implantes metálicos permanentes, tengamos uno que se degrade con el tiempo, ", dijo." Eliminemos toda esta idea de una segunda cirugía para quitar estos implantes ".

Es un gran desafío por múltiples razones. Pero la universidad ha equipado a Nebraska Engineering con tecnología acorde con ese desafío:la primera impresora 3D del mundo que puede integrar múltiples materiales y procesos de fabricación al mismo tiempo que imprime metales altamente reactivos como el magnesio.

En el cuerpo humano el magnesio es un mineral esencial que realmente ayuda a mantener la integridad estructural de los huesos. Sin embargo, también se degrada rápidamente cuando se expone al oxígeno, agua y sales, todos los cuales abundan en el cuerpo.

Esa combinación de familiaridad y reactividad, Sealy dijo:hace que el magnesio sea el principal candidato para convertirse en el ingrediente principal de los tornillos solubles, placas y otros implantes médicos que podrían eliminar cirugías de seguimiento o dolores de por vida durante las tormentas de nieve.

Para reforzar el magnesio contra los rigores del cuerpo el tiempo suficiente para que sirva como implante, Sealy comenzó a experimentar con una técnica llamada granallado por impacto láser cuando era estudiante de posgrado.

"Ese proceso es equivalente a tomar un martillo y golpear tu auto con él, ", dijo." Yo hago lo mismo, excepto que lo hago con un láser, el láser es mi martillo, y golpeo el implante para hacerlo más duro y más fuerte ".

El granallado por impacto láser ayudó al magnesio a resistir tan bien las pruebas de corrosión iniciales que Sealy comenzó a pensar en los resultados de su tesis como "datos de la casa del lago, porque era tan bueno que iba a comercializar la tecnología y comprar una casa en el lago con esos resultados ".

Luego, Sealy comenzó a probar la corrosión a largo plazo de las piezas de magnesio en un fluido que simulaba el entorno acuoso del cuerpo. Esta vez, los resultados fueron más aleccionadores:los tornillos perdieron el 50 por ciento de su fuerza después de solo una semana y el 80 por ciento después de dos semanas. Sealy rápidamente se dio cuenta de que no sería suficiente peinar solo la superficie de las partes de magnesio.

"Con ese, Tengo 'resultados de la casa de cartón, '", admitió con una carcajada." Eso fue un poco deprimente. Pero esa fue una de mis grandes motivaciones para venir a Nebraska. Me di cuenta de que si yo (quería) controlar la degradación de estos implantes no solo en la superficie exterior, pero durante toda la vida útil del dispositivo, Necesitaba llegar a algún lugar con una impresora de metal 3-D que me permitiera imprimir estos implantes de magnesio ".

No serviría cualquier impresora 3D. Necesitaba acceso al tipo de tecnología que apenas comenzaba a surgir. Nebraska Engineering le ofreció la oportunidad de ayudar a dirigir la compra de tres impresoras 3D de última generación.

Esas impresoras eliminan prácticamente todo el oxígeno, humedad y otras impurezas que podrían reaccionar con el magnesio, una capacidad bastante rara en sí misma. Pero también permiten a los ingenieros de Nebraska construir componentes capa por capa, lo que permite a Sealy y sus colegas incorporar múltiples materiales o construir intrincadas estructuras internas.

¿El otro gran beneficio? Ser capaz de aplicar varios tratamientos de fabricación, incluido el granallado por impacto láser, a cualquiera o todas las capas internas de una pieza.

"Entonces puedo controlar la corrosión a través de estos dispositivos, "Sealy dijo." Este enfoque es esencialmente una forma de imprimir sus propias propiedades mecánicas. Es algo que la fabricación tradicional nunca ha tenido la capacidad de hacer antes.

"Lo que es único acerca de nuestra impresora es que es la primera en la que realmente combinan estas capacidades de impresión híbrida y reactiva. Yo diría que esta es probablemente la instalación de fabricación aditiva híbrida más avanzada del mundo, simplemente porque nuestro equipo es tan raro ".

Con ese nivel de personalización a su disposición, Sealy ahora está experimentando para responder a múltiples preguntas:¿Cómo afecta el granallado de capas individuales a la velocidad de corrosión de una pieza resultante? ¿Cuál es la concentración óptima de magnesio frente a otros metales? ¿Cambian esos resultados en función de la técnica que imprime las piezas?

"Esa es la parte divertida:averiguar cuáles son estas reglas generales para las diferentes tecnologías de impresión en diferentes sistemas de materiales, " él dijo.

Por último, Sealy dijo:el enfoque de imprimir y pulir debería ayudarlo a diseñar y construir implantes de magnesio que se degraden a diferentes velocidades dentro del cuerpo. Un modelo de placa de clavícula o perno de rodilla puede degradarse en un año, mientras que otro podría disolverse en tres o cinco años.

"Si me llevas cuando estaba en quinto grado y me rompes el codo, Estaba regenerando tejido óseo nuevo rápidamente, "Dijo Sealy." Mis huesos se estaban curando rápidamente, así que necesitaba un implante que se degradara rápidamente. Si alguien es una mujer de 75 años con osteoporosis que tal vez haya fumado toda su vida, ella no regenera tejido óseo nuevo tan rápido. Es posible que necesite un implante que se degrade lentamente. Podemos hacerlo."