Desarrollan un material imprimible en 3D que imita tejidos biológicos complejos

Investigadores de la Universidad de Colorado, en Denver, han desarrollado un método para crear elastómeros de cristal líquido impresos en 3D con estructuras complejas. El objetivo de esta investigación es construir estructuras que coincidan con las propiedades físicas de los tejidos biológicos complejos, como el cartílago. Con los años, los investigadores de todo el mundo han estado explorando el potencial de las tecnologías de impresión 3D para tratamientos y terapias de pacientes. Uno de los principales beneficios de la fabricación aditiva es el nivel de complejidad que se puede lograr para una estructura dada. En este caso, los investigadores esperan que la técnica ayude a crear implantes específicos del paciente para reemplazar los tejidos que se han perdido debido a una lesión o enfermedad.

Dado que los tejidos tienen propiedades únicas, como flexibilidad y resistencia, son difíciles de emular cuando se usan sustancias sintéticas. Los tejidos biológicos como el cartílago son extremadamente resistentes, pero aún así son lo suficientemente suaves y flexibles como para permitir el movimiento y la amortiguación. Por ejemplo, los componentes de la columna son lo suficientemente fuertes y flexibles como para proteger el delicado tejido neural. Chris Yakacki, investigador involucrado en el estudio comentó: “La columna vertebral está llena de desafíos y es un problema difícil de resolver. La gente ha intentado hacer discos sintéticos de tejido espinal y no han hecho un buen trabajo”.

La estructura a diferentes escalas | Imagen vía CU Denver News

Elastómeros de cristal líquido impresos en 3D

En el estudio publicado en Advanced Materials, el equipo de investigadores explica que utilizaron elastómeros de cristal líquido para crear estructuras complejas que imitan el tejido biológico. Más precisamente, utilizaron la impresión 3D por DLP. Esta tecnología es similar a SLA en el sentido de que también se basa en la fotopolimerización para crear un objeto capa por capa utilizando luz ultravioleta. La tecnología permite un alto grado de precisión, que es clave para las estructuras que ingresarán al cuerpo como esta. Durante la impresión, los investigadores utilizaron una resina de elastómero de cristal líquido (LCE) de cadena principal fotocurable (por lo tanto, imprimible con DLP). Explican que esta resina mostró “una dependencia de la velocidad 12 veces mayor y una disipación de energía de deformación hasta 27 veces mayor en comparación con las impresas a partir de una resina de elastómero fotocurable comercialmente disponible”, después de realizar algunas pruebas mecánicas.

Por lo tanto, el material parece tener importantes cualidades de absorción de impactos, lo que lo hace muy adecuado para articulaciones dinámicas o estructuras protectoras en el cuerpo. Chris Yakacki agregó: “Todos hemos oído hablar de los cristales líquidos porque los tenemos en la pantalla del teléfono. Y es probable que haya oído hablar de los polímeros de cristal líquido porque eso es exactamente lo que es Kevlar. Nuestro desafío fue convertirlos en polímeros blandos, como elastómeros, para usarlos como amortiguadores”. Un mayor grado de complejidad también significa que la estructura puede personalizarse y adaptarse completamente al cuerpo del paciente, una diferencia clave entre los métodos convencionales que no ofrecen este nivel de personalización. Por lo tanto, el producto final que imita la estructura natural del cartílago también podrá coincidir perfectamente con la anatomía de una persona.

Imagen via CU Denver News

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