Impresión 3D con polímeros biocompatibles para el desarrollo de cartílago artificial

Abstract

La solución a las malformaciones del pabellón auricular supone un proceso quirúrgico largo e invasivo. Como alternativa se estudia el uso de la resina Elastic 50 A, que al ser tratada con plasma frío y ser impresa en 3D con una geometría específica puede lograr aumentar su permeabilidad y tener una rigidez geométrica de 1,38 Nm, muy cercana a la rigidez del cartílago auricular humano. Los ensayos realizados muestran que el envejecimiento disminuye ligeramente la dureza del material y su módulo a flexión y a tracción. Este cambio no es significativo. Sin embargo, el tratamiento con plasma frío durante 5 segundos/cm2 hace que la resistencia a flexión y a tracción disminuya ligeramente y aumenta considerablemente la permeabilidad del material. Este aumento en la mojabilidad supone una mejora para adhesión celular, en caso de realizarse una implantación celular en este material donde se recomienda realizar la incubación celular inmediatamente después del tratamiento con plasma frío para no perder el efecto. Además, la geometría y la estructura interna de la prótesis también influyen en el comportamiento mecánico. Las prótesis de orejas macizas presentan mayor resistencia a la deformación que una prótesis porosa. Los ensayos realizados demuestran que, tanto el grosor de la pared del poro como la distancia entre los centros de los poros, tienen un impacto significativo en la rigidez geométrica de los prototipos de orejas. Un mayor grosor de la pared del poro aumenta la rigidez, mientras que una mayor distancia entre los poros la disminuye.

The solution to pinna malformations involves a long and invasive surgical process. As an alternative, the use of Elastic 50 A resin is being studied, which, when treated with cold plasma and 3D printed with a specific geometry, can increase its permeability and have a geometric stiffness of 1.38 Nm, very close to the stiffness of human auricular cartilage. The tests performed show that aging slightly decreases the hardness of the material and its flexural and tensile modulus. This change is not significant. However, cold plasma treatment for 5 sec/cm2 causes the flexural and tensile strength to decrease slightly and the permeability of the material to increase significantly. This increase in wettability is an improvement for cell adhesion, in case of cell implantation in this material where it is recommended to perform the cell incubation immediately after the cold plasma treatment in order not to lose the effect. In addition, the geometry and internal structure of the prosthesis also influence the mechanical behavior. Solid ear prostheses are more resistant to deformation than porous prostheses. Tests show that both the pore wall thickness and the distance between pore centers have a significant impact on the geometric stiffness of ear prototypes. Increased pore wall thickness increases the stiffness, mi