La impressió 3D realitza la regeneració d'ossos trencats, que revolucionarà la medicina regenerativa

En les últimes dècades, la ciència mèdica ha fet progressos significatius, proporcionant solucions innovadores per a malalties prèviament difícils. Un estudi publicat va demostrar que un mètode d'ús de la impressió 3D per regenerar el teixit ossi pot revolucionar la medicina regenerativa.

La medicina regenerativa és una branca de la ciència mèdica que desenvolupa teràpies per reemplaçar teixits, òrgans i cèl·lules danyades per malalties, defectes o lesions. Es tracta d'un nou camp de la ciència mèdica, que s'espera que ajudi els pacients amb malalties i lesions que abans eren difícils de tractar.

Els materials bioactius nanoestructurats han cridat l'atenció en aquest camp a causa de les seves capacitats regeneratives. Repliquen les característiques dels teixits naturals i imiten la seva estructura. Aquests materials mèdics avançats es poden processar i aplicar mitjançant impressió 3D i altres tecnologies.

Regenerar el teixit ossi: un avenç mèdic important

L'envelliment pot conduir a problemes de salut progressius. Malalties com l'osteoporosi es produiran a mesura que els pacients envelleixin, causant dolor a les persones i augmentant la càrrega de l'atenció mèdica. Els tractaments tradicionals inclouen empelts d'os. A més, altres mètodes no poden imitar les característiques i l'estructura dels teixits naturals. Per aquest motiu, s'han desenvolupat diversos camps de recerca nous, inclosa l'enginyeria de teixits ossis.

El camp de l'enginyeria de teixits ossis implica el desenvolupament de dispositius biomimètics que donen suport al creixement ossi i indueixen la regeneració. Els materials bioactius avançats s'imprimeixen en 3D en bastides funcionals per al seu ús en tecnologia d'enginyeria de teixits ossis.

Interactuen amb els teixits diana i indueixen respostes terapèutiques. El material compost es basa en el col·lagen tipus 1 i la hidroxiapatita (també comunament utilitzat en odontologia) perquè són els principals components del teixit ossi.

El material biomimètic compost produeix una resposta osteopàtica, que indueix creixement, proliferació i fins i tot diferenciació. Això condueix a la regeneració del teixit ossi. La tecnologia d'impressió 3D comunament utilitzada en la fabricació de materials en el camp de l'enginyeria de teixits ossis és l'emmotllament per extrusió. Això es deu a la seva versatilitat i escalabilitat. No obstant això, encara hi ha diversos reptes clau en la fabricació de materials biònics robustos i duradors per a aplicacions de regeneració òssia.

Canvis en les propietats viscoelàstiques (A) i viscoelàstiques de GEN-Coll/nanoHA (B) i GEN-Coll/MBG_Sr4% (C) a 10 °C

El col·lagen boví tipus 1 és un material prometedor per regenerar el teixit ossi danyat o malalt. Aquests materials bioactius contenen nanopartícules funcionalment riques i es poden imprimir fàcilment en 3D mitjançant un bany de suport. No obstant això, hi ha alguns problemes amb el seu ús. Són difícils d'eliminar completament després del procés d'impressió, i l'agent d'enllaç creuat utilitzat per millorar la integritat estructural del stent provocarà la pèrdua de claredat geomètrica i el col·lapse parcial de l'estructura impresa.

Es necessiten processos alternatius per superar les limitacions d'aquests biomaterials.

Ara, l'equip d'investigació ha proposat un mètode per fer materials bioactius més forts i adequats basats en col·lagen boví, que ajudarà a revolucionar la tecnologia de regeneració del teixit ossi humà.

El procés reportat en el document té com a objectiu millorar les propietats de la formació de col·lagen boví. L'agent de reticent s'afegeix a la formulació d'impressió i, a continuació, s'eliminen del bany de suport. L'agent d'unió creuat d'elecció és la genipí, que millora l'estabilitat de l'estructura de la bastida impresa en 3D de col·lagen mitjançant l'activació d'enllaços creuats in situ.

La solució utilitzada per al bany de suport és l'àcid alginic. Els estudis han trobat que l'àcid alginic manté l'estructura impresa en 3D del material de col·lagen i s'elimina fàcilment a 37 o C, el que permet un processament estable d'estructures amb estructures geomètriques d'alta resolució. El mètode es va desenvolupar utilitzant un protocol prèviament establert.

Després d'incubar durant 3 hores i 24 hores a 37 °C, realitzeu proves d'exploració d'amplitud (A, C) i rampa de temperatura (B, D) en GEN-Col / nanoHA

Seleccioneu la geometria de bresca i quadrícula per avaluar la imprimibilitat del material. Es van realitzar diversos experiments amb diferents paràmetres per proporcionar un bon nivell de control i proporcionar una comprensió dels resultats. La influència de cada paràmetre en la fidelitat de la impressió i la resolució de l'estructura de la bastida final constitueix la base del canvi.

L'estudi va concloure que aquests paràmetres han de ser afinats per aconseguir els resultats desitjats perquè estan entrellaçats.

L'anàlisi visual del suport d'impressió va confirmar que el procés d'impressió es va realitzar amb èxit la reproducció geomètrica. Es produeixen línies i forats clars. Després de la liofilització, la morfologia va ser analitzada per FE-SEM, que va demostrar que les nanopartícules es distribuïen amb èxit a la matriu.

Aquests resultats indiquen que l'ús d'aquest procés per a la impressió 3D de materials de col·lagen mostra bons resultats en la regeneració del teixit ossi.