Impresión de huesos en 3D: Mezcla de materiales naturales y artificiales que funciona mejor


Un estudio hecho por la Johns Hopkins University ha demostrado que el hueso pulverizado puede ser combinado con polycaprolactone (PCL) para crear células viables impresas en 3D para procedimientos de reemplazo.

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Cada año, alrededor de 200.000 personas requieren huesos de reemplazo en la cabeza o en la cara debido a defectos congénitos, traumatismos o cirugía. El procedimiento médico convencional para la implantación de estos huesos de recambio es eliminar parte del peroné del paciente, antes de cincelar al tamaño y la forma requerida. Esto, sin embargo, está lejos de ser una solución perfecta: el procedimiento puede causar un trauma en la pierna, y la pieza esculpida del peroné rara vez se adapta perfectamente a la curvatura natural de la cara.

Afortunadamente, los científicos están desarrollando lentamente pero con seguridad una nueva forma de crear la sustitución de hueso, para el caso, que puede encajar perfectamente en la zona objetivo. El nuevo método implica la impresión 3D parcialmente de plástico en la que se pueden colocar las células vivas. Al imprimir en 3D  la sección de trasplante de hueso, los profesionales médicos pueden crear un implante de ajuste perfecto, sin tener que retirar necesariamente hueso del peroné. Las cosas no son completamente sencillas: células en los andamios de plástico necesitan una cierta dirección con el fin de empezar a formar tejido óseo. Otra pieza de hueso puede hacer el truco, pero los huesos naturales no pueden moldearse fácilmente. Entonces, ¿cuál es la solución?

Un equipo de investigadores de la Universidad Johns Hopkins ha estado llevando a cabo experimentos sobre compuestos con hueso de plástico, combinando capacidad de impresión 3D con el marco orgánico necesario para promover el crecimiento del hueso natural. El principal material sintético utilizado por los investigadores en su compuesto es policaprolactona, aprobada por la FDA, poliéster biodegradable con un punto de fusión bajo (80 a 100 grados centígrados o 176 a la 212 Fahrenheit). PCL es fuerte, pero no estimula el crecimiento óseo particularmente bien. Por lo tanto, para convertir PCL en un material de sustitución ósea viable, los investigadores añadieron hueso pulverizado desde el interior de las rodillas de una vaca.

“Polvo de hueso contiene proteínas estructurales nativas de los factores del cuerpo, más crecimiento en favor de los huesos que ayudan a las células madre inmaduras madurar en células óseas”, explicó Warren Grayson PhD, profesor asociado de ingeniería biomédica en la Escuela de Medicina de la Universidad Johns Hopkins y autor principal del estudio. “También se suma a la rugosidad de PCL, que ayuda al agarre células y refuerza el mensaje de los factores de crecimiento.”

Para evaluar el potencial de los materiales combinados, los investigadores trataron de mezclar el polvo de hueso PCL y en diferentes proporciones: cinco, 30, 70, y 85 por ciento de mezclas de polvo de hueso se desarrollan cada uno. La mayor parte de huesos pesados de esas mezclas, el 85 por ciento, no fue un éxito. La pequeña cantidad de PCL supone que el material simplemente no funcionaba como una sustancia de impresión 3D, con las formas de soporte requeridas simplemente cayendo a pedazos. “Fue como una galleta de chocolate con demasiadas virutas de chocolate,” dijo Ethan Nyberg, un estudiante graduado que trabaja en el proyecto.

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