Una matriz de zinc impresa en 3D podría tratar defectos óseos
Los defectos óseos pueden ser congénitos o deberse a accidentes, y requieren distintos enfoques de tratamiento según la causa. Un posible método de curación es una matriz de zinc impresa en 3D. Ideada por expertos chinos de la Universidad de Beihang, el Hospital Renji, la Universidad Jiao Tong de Shanghai, la Universidad Tsinghua y la Universidad de Pekín, la investigación podría tratar defectos óseos. El proyecto cuenta con el apoyo de la empresa china Bright Laser Technologies (BLT) y sus máquinas y sistemas de impresión 3D.
Estas estructuras de zinc poroso impresas en 3D ofrecen un enfoque innovador para reparar defectos óseos mediante regeneración. Sin embargo, uno de los principales retos hasta la fecha ha sido la rápida degradación de las estructuras de zinc, que provocan toxicidad. Por este motivo, ahora se ha optimizado la composición de la aleación, la estructura de la superficie y la geometría de los poros de las matrices.
Comportamiento de degradación de las matrices de zinc impresas en 3D en fémur de rata al cabo de tres días y tres meses (Créditos: Li, S., Yang, H., Qu, X. et al.)
En los últimos tres años, los investigadores han trabajado en el desarrollo de nuevas aleaciones de zinc biodegradables (Zn-Li) que pueden utilizarse para imprimir en 3D las estructuras. Las aleaciones Zn-Li (0,8% Li en peso) ofrecen propiedades mecánicas y un buen equilibrio entre resistencia, plasticidad y comportamiento frente a la corrosión. Las matrices se fabricaron con el sistema L-PBF de BLT, que permite diseños precisos y estructuras complejas.
Tras la impresión 3D, se realizaron diversos tratamientos superficiales, como el tratamiento ultrasónico, el grabado ácido y el pulido electroquímico, para optimizar la rugosidad de la superficie y favorecer la interacción celular. Estos tratamientos dieron lugar a un micromecanizado específico de la superficie que mejora tanto la adhesión como la propagación celular, lo cual es importante para la regeneración ósea.
Diseño de matrices biodegradables y porosas con base de zinc impresas en 3D (Créditos: Li, S., Yang, H., Qu, X. et al.)
Además, las estructuras especiales de la superficie favorecen la interacción con los macrófagos (los glóbulos blancos). A su vez, pueden mejorar la respuesta inmunitaria, es decir, la reacción del sistema inmunitario ante organismos potencialmente dañinos, lo que en última instancia favorece la regeneración ósea. Además, la matriz de zinc impresa en 3D muestra una degradación controlada en el organismo, que está asociada a la regeneración ósea. Esta propiedad es crucial para crear un entorno óptimo para la regeneración e integración del implante.
En general, el uso de matrices impresas en 3D conduce a una mejora eficiente de la regeneración ósea en comparación con los implantes convencionales, ya que las propiedades estructurales y químicas de las matrices promueven la formación de hueso nuevo. El uso de la impresión 3D para producir matrices de Zn-Li ofrece un gran potencial, ya que permite un control preciso de la estructura y la porosidad de los implantes, lo cual es crucial para la regeneración del hueso. Puedes encontrar más información sobre la investigación, aquí.
Morfología superficial y propiedades de la matriz de Zn-0,8Li tras tratamiento ultrasónico, grabado ácido y pulido electroquímico (EC) (Créditos de la imagen: Li, S., Yang, H., Qu, X. et al.)
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