Fabricación y propiedades del andamio PLA/nano-HA con propiedades mecánicas equilibradas y funciones biológicas para aplicación ósea en ingeniería de tejidos - Ciencia e Ingeniería de Materiales

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jueves, 15 de septiembre de 2022

Fabricación y propiedades del andamio PLA/nano-HA con propiedades mecánicas equilibradas y funciones biológicas para aplicación ósea en ingeniería de tejidos

 Resumen: El artículo presenta una técnica para producir matrices porosas (scaffolds) de ácido poliláctico (PLA) y nanohidroxiapatita (nano-HA) mediante fabricación aditiva para simular las fases orgánica e inorgánica del hueso natural. Siendo evaluado por métodos de caracterización, propiedades mecánicas y actividades biológicas, presentando una propuesta prometedora para el área de reconstrucción ósea.



Durante muchos años, los investigadores de materiales han estado trabajando en el desarrollo de una alternativa a los injertos óseos artificiales (o sintéticos). Inicialmente, se utilizaron andamios (matrices porosas) para rellenar el área del defecto. Sin embargo, con el avance de la tecnología, comenzaron a utilizarse como un mecanismo de inducción activa para la regeneración ósea y, por lo tanto, promover la reconstrucción del hueso original. 


Actualmente, los andamios que simulan estructuras óseas porosas pueden fabricarse mediante una variedad de métodos. Los métodos tradicionales incluyen la separación de fases, la lixiviación de partículas, la formación de espuma con gas o la liofilización, que no pueden controlar el tamaño, la forma y el tamaño de los poros. Sin embargo, estas técnicas no producen la estructura precisa de un andamio tridimensional. 


La impresión 3D (fabricación aditiva) muestra una gran capacidad de fabricación de materiales y puede producir el andamio capa por capa de acuerdo con el modelado específico de un archivo CAD (ingeniería asistida por computadora).


En este estudio, nano-HA y PLA con la misma masa (50/50) se fabricaron en andamios compuestos. Se examinaron sistemáticamente la caracterización, las propiedades mecánicas, la biocompatibilidad in vitro y la inducibilidad osteogénica del armazón compuesto y se realizaron más experimentos in vivo en un modelo de defecto femoral de conejo durante 3 meses.


Los resultados muestran que los andamios compuestos PLA/nano-HA tienen buena biocompatibilidad y capacidad de inducción osteogénica, simulando materiales orgánicos e inorgánicos en el tejido óseo, simulando el entorno natural de la matriz ósea y con el potencial de transformación clínica en la reparación de defectos óseos críticos.


 


Figura 1: Fabricación de composites PLA/n-HA. (a) material PLA/n-HA seco; (b) materias primas de PLA/n-HA molidas; (c y d) filamento compuesto PLA/n-HA; (e) andamios de células compuestas PLA/n-HA impresos en 3D; (f) Reconstrucción por TC de un cilindro compuesto impreso en 3D; y (g) Reconstrucción por TC de bloques impresos en 3D (frontal, diagonal, estructura de panal). Fuente: (WANG, el at. 2021).


Finalmente, el artículo concluye que el material compuesto PLA/nano-HA (50/50) fue producido mediante fabricación aditiva y presentó alta procesabilidad, biocompatibilidad y alta actividad biológica, capaz de inducir el crecimiento óseo in vivo. El material producido mostró un alto potencial para implantes en defectos óseos y puede combinar las ventajas del método de fabricación, además de compensar las deficiencias de cada material. Por lo tanto, presenta un significado prometedor en el área de ingeniería de tejidos y aplicación de biomateriales.





Referencia:

W. Wenzhao, Z. Boqing, Z. Lihong, L. Mingxin, H. Yanlong, W. Li, Z. Zhengdong, L. Jun, Z. Changchun e L., Lei. "Fabrication and properties of PLA/nano-HA composite scaffolds with balanced mechanical properties and biological functions for bone tissue engineering application" Nanotechnology Reviews, vol. 10, no. 1, 2021, pp. 1359-1373. https://doi.org/10.1515/ntrev-2021-0083


Redaccion: Rafael Andrade Taveira - UNILA