Un equipo interdisciplinario de investigadores de la Universidad de Alabama en Birmingham ha desarrollado un nuevo proceso habilitado con plasma que podría limitar la proliferación de toxinas de los implantes en el torrente sanguíneo de un paciente. El equipo, dirigido por Vinoy Thomas, Ph.D., profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Mecánica y de Materiales de la Facultad de Ingeniería de la UAB, publicó recientemente sus hallazgos en ACS Applied Materials &Interfaces diario.

En el artículo, los autores explican que uno de los principales desafíos del desarrollo de material de implante biomédico modificado con nanopartículas es unir de manera estable nanopartículas metálicas en diferentes superficies, en particular superficies poliméricas.

"Durante años, los científicos han logrado la síntesis de nanopartículas metálicas en soluciones acuosas usando agentes reductores tanto químicos como biológicos (extractos de plantas)", dijo Thomas. "El desafío de unir nanopartículas metálicas es especialmente difícil en los casos que involucran biomateriales poliméricos hidrofóbicos, en los que se encuentran la mayoría de los biomateriales poliméricos".

Para abordar este desafío, Thomas y su equipo desarrollaron un proceso habilitado por plasma llamado reducción sin electricidad de plasma. El proceso PER permite a los investigadores depositar nanoestructuras de oro y plata en diferentes superficies de materiales poliméricos 2D y 3D, como papel de celulosa, máscaras faciales a base de polipropileno y andamios poliméricos impresos en 3D.

"Es bien sabido que la liberación rápida y prematura de las nanoestructuras metálicas del material del implante en el torrente sanguíneo presenta problemas de toxicidad", dijo Thomas. "Este problema solo podría abordarse asegurando el anclaje estable de las nanoestructuras metálicas en las superficies de los implantes. Esto nos ha inspirado a optimizar nuestro proceso PER mediante la realización de una investigación sistemática y profunda de la concentración del precursor metálico seguido de un lavado con ultrasonidos antes del cultivo celular. in vitro."

En el estudio de Thomas, su equipo pudo anclar con éxito nanopartículas de plata en la superficie de polímeros impresos en 3D sin que se liberaran rápidamente al entorno. La experiencia en fabricación aditiva del equipo también les permitió diseñar obleas de andamiaje 3D más pequeñas que caben en el pozo de una placa de 96 pozos.

"Anticipamos que el diseño de andamios 3D más pequeños y uniformes garantizaría pruebas in vitro a gran escala y más confiables de andamios 3D", dijo Thomas. "Esta optimización sistemática de hacer nanoestructuras metálicas uniformes en andamios 3D con citocompatibilidad y posibles propiedades antibacterianas será muy relevante y puede tener un impacto potencial en el desarrollo futuro de andamios biocompatibles, especialmente para la enfermedad de osteomielitis".

El equipo tardó dos años en desarrollar el proceso PER, pero el proceso es solo uno de varios aspectos que Thomas está estudiando con respecto al plasma.

"El plasma, el cuarto estado de la materia, es un gas parcialmente ionizado que representa uno de los métodos más ecológicos para sintetizar nanopartículas metálicas en fase líquida", dijo. "Tiene una enorme capacidad en el procesamiento de materiales y descontaminación de superficies para prevenir la propagación de COVID-19 y otras enfermedades transmisibles". + Explora más

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