Polímeros biocompatibles en 3D para implante de oreja

El ácido poliláctico o poliácido láctico (PLA), policaprolactona (PCL) y un material experimental conocido como LayFomm 40, permitirían fabricar estos implantes para personas con deformación o ausencia total del pabellón auricular (microtia).

Foto: Impresión de órganos. Tomada de www.abc.es/ciencia/abci-desarrollan-impresora-capaz-fabricar-oreja-funciona-201602152037_noticia.html

“Son diferentes tipos de polímeros biocompatibles que se pueden implementar en procesos de impresión 3D por modelado por deposición fundida (FDM por sus siglas en inglés), en el que el material se debe calentar para disponerlo en diferentes capas sobre una cama de impresión, según los parámetros que se requieran”, explica la estudiante de Ingeniería Mecánica Jessica Zuleima Parrado, de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.).

La microtia es una malformación congénita de la oreja que se produce durante el periodo de gestación. Aunque no incide en el desempeño auditivo, sí tiene connotaciones estéticas.

“Me pareció que desde mi campo de estudio valía la pena buscar una solución para mejorar la calidad de vida de personas con esta afección”, destaca la estudiante.

El proceso para establecer las propiedades mecánicas de los materiales –resistencia a tensión, elasticidad– permitió evaluar las ventajas y desventajas de contar con porosidades entre 60 y 70 %, es decir que manejan un porcentaje de material de 40 y 30 % respectivamente.

“Como el objetivo es crear un soporte para que se desarrollen células cartilaginosas, no podíamos hacerlo con 100 % de material, debido a que para el crecimiento celular se requieren altas porosidades, aunque también se debe considerar que la estructura resista condiciones mecánicas similares a las de la zona que se quiere reparar”, puntualiza la estudiante, quien para su estudio contó con la asesoría del profesor Carlos Alberto Narváez, del Departamento de Ingeniería Mecánica.

Prótesis e implantes

Para el diseño macro de la oreja, es decir la forma externa, se implementaron dos metodologías: la primera a partir de un proceso de escaneado en tres dimensiones que obtiene la forma de la oreja mediante la proyección de un patrón de luz.

Este primer método se puede sustituir por la realización del modelo 3D de la oreja con base en una fotografía. No obstante, para el proceso de impresión es necesario tener el modelo 3D en formato .stl, de tal manera que la forma del objeto está definida por una malla de triángulos.

“A mayor número de triángulos mayor será la resolución”, destaca la estudiante, y además precisa que el proceso se irá complejizando en la medida en que se quiera hacer un soporte, puesto que sería necesario hacer estudios de biocompatibilidad, porosidad de la estructura y tiempo estimado de degradación, entre otras consideraciones.

El proceso se desarrolla desde la aplicación de capas de 0,2 mm del material seleccionado, el cual se debe someter a temperaturas específicas y cuyos tiempos de impresión también variarán según la velocidad y los parámetros de impresión que se establezcan.

Aunque según el material a menor velocidad de aplicación las paredes son mucho más uniformes y los puntos de unión más precisos, en el caso de la policaprolactona PCL se ha encontrado que se presentan más defectos a nivel macro, es decir en la estructura general.

Como en los procesos de regeneración de tejidos hay algunos materiales que contribuyen a mejorar ciertas características, como por ejemplo la integración de las células y el crecimiento celular, la siguiente fase tendrá como finalidad efectuar un análisis más preciso del comportamiento de las estructuras y los materiales.

FUENTE: UNIMEDIOS