Los investigadores de ETH han producido un gel a partir de fibras de celulosa y nanopartículas biodegradables que se licua cuando se presiona a través de la boquilla de una impresora 3-D. pero luego vuelve rápidamente a su forma original. Su invención allana el camino para implantes de biomateriales personalizados.

De la misma manera que la medicina ha visto una tendencia hacia la medicina de precisión, donde el tratamiento se adapta a la estructura genética del paciente, en los últimos años, Los científicos de materiales prestan cada vez más atención a los biomateriales de precisión. Como son las cosas, sin embargo, Los implantes personalizados están todavía muy lejos. "Pero en el momento, estamos logrando un gran progreso hacia este objetivo, y aprendiendo mucho en el proceso, "dice Mark Tibbitt, Catedrático de Ingeniería Macromolecular en el Departamento de Ingeniería Mecánica y de Procesos de ETH Zurich.

El problema de la pasta de dientes

Previamente, Los investigadores que trabajaban en el campo de los biomateriales de precisión se vieron reprimidos por el hecho de que tenían que desarrollar nuevas tintas [A1] para la impresora 3D para cada aplicación. "Si alguien quisiera replicar parte de un ojo, por ejemplo, no pudieron basarse en el trabajo de las personas que diseñan prótesis auriculares, "Tibbitt explica. Pero ahora, él y su equipo han inventado una tinta portadora universal que "simplifica drásticamente" el desarrollo de nuevas aplicaciones, como escriben los investigadores en su artículo.

Esencialmente, La impresión 3D requiere una solución a un enigma al que se refiere casualmente como "el problema de la pasta de dientes":por un lado, la pasta de dientes no debe ser demasiado viscosa, ya que eso dificultaría el paso por la estrecha abertura del tubo; en el otro, no puede ser demasiado fluido porque luego gotearía inmediatamente del cepillo de dientes. Similar, en impresión 3D, la tinta portadora debe poder licuarse para fluir a través de la boquilla de impresión, y luego solidificar para que la estructura impresa no pierda inmediatamente su forma.

Red transitoria

Aquí es donde la tinta portadora universal que ha desarrollado el equipo de Tibbitt puede ayudar. Consiste en fibras de celulosa disueltas en agua combinadas con nanopartículas poliméricas biodegradables. Cuando no se ejerce presión externa, las fibras se adhieren a las partículas. Esto crea una red transitoria que puede interrumpirse cuando se somete a las altas fuerzas de cizallamiento en la boquilla de la impresora, pero que se reforma rápidamente después de pasar por la abertura estrecha.

En experimentos posteriores, Tibbitt y su equipo de investigadores agregaron diferentes polímeros (como el ácido hialurónico, gelatina, colágeno o fibrinógeno) a su nueva tinta portadora. Estos polímeros secundarios no cambiaron el comportamiento de flujo de la tinta a través del cabezal de la boquilla de la impresora, pero permitió a los investigadores solidificar la red transitoria para formar la estructura impresa en un segundo, paso siguiente.

Nuevos sistemas de administración de fármacos

El equipo de Tibbitt también probó cómo se comportan las células vivas en la tinta portadora y descubrió que la misma cantidad de células sobreviven en la tinta que en el exterior. Basándose en el hecho de que se pueden introducir sustancias hidrófobas en las nanopartículas, y se pueden añadir sustancias hidrófilas a la fase acuosa con las fibras de celulosa, los investigadores demostraron que su tinta también es adecuada para el desarrollo de nuevos sistemas de administración de fármacos. Debido a su idoneidad para su uso en una amplia gama de aplicaciones, Sin duda, llamar a su portador de tinta para la impresión 3D "universal" no es una exageración.