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Impresión tridimensional de artioplastias óseas

El hueso es un material compuesto natural complejo que posee una resistencia sorprendente, pese a lo cual es increíblemente liviano y resistente al impacto. Un equipo de científicos ha diseñado una formulación de polímero sintético e imprimible que imita estas propiedades mecánicas.

Tecnologías industriales

Esta asombrosa combinación de propiedades de los huesos naturales se debe en gran medida al arreglo jerárquico de la proteína de colágeno blando y del mineral hidroxiapatita rígido. A pesar de que los materiales para artioplastias óseas son muy necesarios, imitar las características funcionales y estructurales y las propiedades de los huesos reales es relativamente complicado. Utilizar para esto materiales inocuos para los tejidos vivos complica aún más este procedimiento que de por sí ya es complejo. Un equipo de investigadores financiado por la Unión Europea trabaja en el proyecto VINDOBONA (Vinyl photopolymer development of bone replacement alternatives) a fin de desarrollar materiales especiales que cumplan con todas las necesidades y que puedan crearse con una impresora tridimensional. El equipo de trabajo seleccionó carbonatos de vinilo fotorreactivos y ésteres de vinilo como monómeros pues su citotoxicidad es muy baja respecto de los acrilatos convencionales. Se agregaron tioles para compensar la reactividad relativamente baja respecto de los acrilatos. Más aún, los productos de descomposición han sido aprobados por la Administración de Medicamentos y Alimentos (FDA) de Estados Unidos. En vistas de ello, son muy buenos candidatos para aplicaciones biomédicas. Los científicos de VINDOBONA sintetizaron más carbonatos de vinilo y ésteres de vinilo. Después probaron su reactividad tanto como homopolímeros (compuesto únicamente por vinilo) y cuando se polimerizaron en un proceso de una sola etapa, aprovechando su muy buena reactividad con los tioles alquilo. Las pruebas de citotoxicidad con células madre y las pruebas de degradación de los homopolímeros in vitro confirmaron su biocompatibilidad y estabilidad. Se optimizaron las propiedades de resistencia al impacto y elasticidad de las formulaciones de copolímero de tiol y éster de vinilo y se imprimieron muestras rectangulares con la tecnología de estereolitografía de impresión tridimensional. El nuevo material imprimible tridimensional presentó propiedades mecánicas comparables a las de los huesos naturales, y se llevarán a cabo nuevos modelos de pruebas in vivo. Se han creado asociaciones con algunas pequeñas y medianas empresas en Europa interesadas en la comercialización de la tecnología, abriendo el camino para mejores artioplastias óseas a menor precio para millones de ciudadanos.

Palabras clave

Impresión tridimensional, hueso, artioplastias óseas, polímero, vinilo, tioles

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