Impresion 3D Para Materiales Ceramicos

THREE-DIMENSIONAL PRINTING OF POROUS CERAMIC SCAFFOLDS FOR BONE

TISSUE ENGINEERING

En la actualidad son muchas las técnicas que se han creado con el fin de sustituir el tejido óseo a través de injertos producidos a partir de materiales sintéticos, estas práctica se realiza mediante la información anatómica de los pacientes con algún tipo de trauma en su sistema óseo y a través de técnicas tales como estereolitografía, modelado por deposición fundida, sinterización selectiva por láser, la técnica, siendo esta última el tema de investigación y análisis del presente escrito.

La técnica 3D printing fue creada con la intención de convertirse en una herramienta útil para los procedimientos médicos en donde es indispensable generar mecanismos capaces de suplir tejido óseo que contenga similares características y cuyo funcionamiento sea el mismo dentro del organismo.

La importancia de la aplicación de este tipo de técnicas que hace parte de la ingeniería de tejidos, es el resultado de un gran avance cuyo fin es el de mejorar la calidad de vida de las personas que por diversas razones sufren defectos óseos o grandes pérdidas de hueso, defectos provocados por lesiones traumáticas, fracturas relacionadas con la edad o fracturas osteoporóticas, y degeneraciones patológicas, el planteamiento de esta posible solución supone el uso de biomateriales con fines regenerativos que son indispensables para la fabricación de dispositivos que interactúan con sistemas biológicos y que se aplican en diversas ramas de la medicina.

La técnica THREE-DIMENSIONAL PRINTING, consiste principalmente en la fabricación de prototipos basados en el mismo principio de construcción 3D, es decir modelos de capa por capa generador de matrices que utiliza células derivadas de pacientes que son sembradas en un tipo de andamio.

Dichos andamios que sirven como plantillas en 3D para la fijación celular inicial para posteriormente lograr como resultado la formación de tejido óseo sintético.

Los materiales que hacen parte de este procedimiento se caracterizan porque son idóneos para interaccionar con sistemas biológicos para evaluar, tratar, aumentar o substituir cualquier tejido, órgano o función del cuerpo y que no suponen ningún tipo de riesgo o algún tipo de reacción desfavorable para el paciente, sino por el contrario contribuyen a procesos de regeneración ósea. Dichos materiales deben cumplir con las siguientes propiedades:

• Biocompatibilidad que hace referencia a la integración del material al organismo sin que haya efectos citotóxicos, genotóxicos o respuesta inmune. Esta es una propiedad fundamental de los biomateriales.

• Biodegradabilidad: degradarse (mediante hidrólisis) a tasas que sean lo más cercanas posibles a las tasas de formación de nuevo hueso. Esto constituye un reto a la biocompatilidad debido a que los productos de la degradación no deben ser tóxicos.

• Resistencia y compatibilidad mecánica: resistir cargas mecánicas según sea la posición del tejido óseo que reemplaza. Las propiedades mecánicas como el módulo de elasticidad, la resistencia a la tracción, a la fractura, a la fatiga y porcentaje de elongación, entre otros, deben ser lo más cercanas posibles a las del tejido que se reemplaza (compatibilidad mecánica) para evitar la osteopenia que se asocia al uso de implantes óseos o "stress shielding".

• Osteoinductividad: promover la fijación de la formación de células específicas del tejido óseo. Esto se logra al reclutar células madre mesenquimales y osteoprogenitoras para que posteriormente proliferen y se diferencien hacia la línea osteogénica.

• Osteoconductividad: actuar como soporte estructural en la formación y crecimiento de nuevo hueso. Esta propiedad se combina con la biodegradabilidad pues el material del implante debe ser reabsorbido para dar espacio al nuevo tejido que inicialmente ayudó a soportar.

• Radiolucidez: diferenciarse radiográficamente con respecto al tejido donde se implantó.

De igual manera se puede hablar de propiedades mecánicas adecuadas como son la rigidez, porosidad, interconectividad y tamaño de poros, superficie específica, permeabilidad y rugosidad del sustrato. Las características de la superficie del implante: rugosidad, grado de pulido, porosidad, potencial eléctrico, humectación y comportamiento hidrofóbico o hidrófilo, son factores decisivos que afectan su compatibilidad y determinarán la interacción del implante con las células adyacentes y su capacidad de colonizar su superficie.

Materiales como cerámicas y polímeros, andamios porosos con una estructura interna de alta resolución que permite la producción personalizada de implantes óseos son el producto de la implementación de la técnica de impresión en 3D, que como ya se ha mencionado con anterioridad se encuentran basados en el conjunto de datos anatómicos de los pacientes.

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