SALUD Y MEDICINA


Stent para vía aérea bioabsorbible impreso en 3D

09/02/2021

CATEGORíA: Bioimpresión MARCA: Escuela Técnica de Zúrich

Un equipo de investigadores de ETH Zurich está utilizando la impresión 3D para producir un nuevo tipo de stent bioabsorbible para las vías respiratorias, que podría simplificar enormemente el futuro tratamiento de la obstrucción de las vías respiratorias superiores.


© Robina Weermeijer / Unsplash

 

 

El estrechamiento de la tráquea o los bronquios principales debido a una lesión o enfermedad puede terminar muy mal. Si los pacientes reciben muy poco oxígeno, corren el riesgo de asfixiarse y, a menudo, necesitan ayuda médica lo antes posible. Los cirujanos insertan stents hechos de silicona o metal de uso médico como una forma de tratar a estos pacientes. Aunque brindan alivio rápidamente, los implantes también tienen desventajas: los stents metálicos deben extraerse quirúrgicamente con algo de esfuerzo, lo cual es una carga para los pacientes, mientras que los stents de silicona a menudo migran lejos del sitio de inserción. La razón de esto es que los implantes no se adaptan a la anatomía del paciente.

 

Un equipo de investigación de ETH Zurich, compuesto por miembros de los grupos de Materiales complejos y Formulación y administración de fármacos, ha desarrollado ahora un stent para las vías respiratorias junto con investigadores del Hospital Universitario de Zurich y la Universidad de Zurich; está adaptado a los pacientes y es biorreabsorbible (es decir, se disuelve gradualmente después de la implantación). Estos stents se fabrican mediante un proceso de impresión 3D conocido como procesamiento de luz digital (DLP) y resinas fotosensibles especialmente adaptadas para este propósito. Primero, los investigadores crean una imagen de tomografía computarizada de una sección específica de las vías respiratorias. A partir de esto, desarrollan un modelo digital 3D del stent. Luego, los datos se transfieren a la impresora DLP, que produce el stent personalizado capa por capa.

 

En el proceso DLP, una plataforma de construcción se sumerge en un depósito lleno de resina. Luego, la plataforma se expone a la luz ultravioleta en los lugares deseados de acuerdo con el modelo digital. Donde la luz golpea la resina, se endurece. La plataforma se baja un poco y la siguiente capa se expone a la luz. De esta forma, el objeto deseado se crea capa por capa.

 

Resina especial

Hasta ahora, la tecnología DLP solo podía producir objetos rígidos y frágiles utilizando materiales biodegradables. Los investigadores de ETH, por lo tanto, desarrollaron una resina especial que se vuelve elástica después de la exposición a la luz. Esta resina se basa en dos macromonómeros diferentes. Las propiedades del material del objeto producido con él pueden controlarse por la longitud (peso molecular) de los macromonómeros utilizados y por su proporción de mezcla, como muestran los investigadores en su último estudio en Science Advances.

 

Tan pronto como la luz ultravioleta incide en la resina, los monómeros se unen y forman una red polimérica. Dado que la resina recién desarrollada es demasiado viscosa a temperatura ambiente, los investigadores tuvieron que procesarla a temperaturas de 70 a 90 grados Celsius.

 

Los investigadores produjeron varias resinas con diferentes monómeros y probaron los prototipos que hicieron a partir de ellas para ver si el material es compatible con las células y biodegradable. También probaron los prototipos en cuanto a elasticidad y tensión mecánica, como compresión y tensión. Finalmente, los científicos utilizaron el material con las propiedades deseadas para fabricar stents, que fueron probados en conejos. La inserción de los stents también requirió un instrumento especial, ya que los objetos impresos en 3D deben entregarse plegados. Los implantes no se pueden doblar ni apretar en la dirección incorrecta y deben desplegarse perfectamente en su lugar de despliegue. Los investigadores incluyeron oro en la estructura del stent para facilitar el uso de imágenes médicas para rastrear su ubicación durante la inserción. Esto hace que el stent sea más robusto, pero no cambia su tolerabilidad.

 

Pruebas exitosas, buenas perspectivas

Las pruebas en conejos realizadas por el grupo de investigación de Daniel Franzen, médico principal del Departamento de Neumología del Hospital Universitario de Zúrich, y la facultad de Vetsuisse fueron un éxito. Los investigadores pudieron demostrar que los implantes son biocompatibles y que el cuerpo los absorbe después de seis a siete semanas.

 

Diez semanas después de la implantación, el stent ya no era visible en las imágenes de rayos X. Además, los stents insertados generalmente no se movieron de su sitio de inserción. "Este desarrollo prometedor abre perspectivas para la producción rápida de implantes y dispositivos médicos personalizados que deben ser muy precisos, elásticos y degradables en el cuerpo", dice Jean-Christophe Leroux, profesor de formulación y administración de fármacos en ETH Zurich.

 

La investigación adicional se centrará en hacer que la inserción de los stents sea lo más suave posible. Además, los procesos deben diseñarse de tal manera que la producción sea posible en el punto de uso, o al menos involucraría cadenas de suministro cortas. El proceso aún se encuentra a escala de laboratorio. "Sin embargo, producir este tipo de stents a gran escala es una tarea compleja que aún debemos estudiar mejor", dice André Studart, director del Grupo de Materiales Complejos en ETH. Sin embargo, dice que la técnica se puede transferir con relativa facilidad a aplicaciones médicas similares. "Es de esperar que sea sólo cuestión de tiempo antes de que nuestra solución llegue a la clínica", dice el profesor.

 

Autor: Peter Rüegg

Más información en www.ethz.ch

 

 

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