Investigadores de la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) en Suiza han desarrollado un método para imprimir en 3D construcciones mineralizadas con un poco de ayuda de bacterias. La técnica consiste en imprimir una biotinta polimérica que contiene bacterias que producirán carbonato de calcio al exponerse a una solución de urea. El proceso de dos pasos también implica imprimir una construcción y luego exponerla a urea durante varios días, tiempo durante el cual las bacterias mineralizan naturalmente la estructura. El enfoque permite a los investigadores adaptarse a algunas de las limitaciones de la impresión 3D, como los requisitos de flujo para las biotintas, pero aún así crear una estructura mineralizada rígida que podría allanar el camino para los implantes óseos.
La bioimpresión va viento en popa, con un enorme potencial en la creación de implantes de tejido personalizados para tratar una variedad de afecciones. El proceso de impresión permite a los investigadores imprimir células vivas y materiales matriciales biocompatibles para crear una construcción viva. Si bien la técnica es enormemente prometedora, algunos tejidos son más difíciles de imprimir que otros.
En primer lugar, las biotintas deben cumplir con varias características básicas para poder imprimirse de forma eficaz. "La impresión 3D está ganando cada vez más importancia en general, pero la cantidad de materiales que se pueden imprimir en 3D es limitada por la sencilla razón de que las tintas deben cumplir ciertas condiciones de flujo", dijo Esther Amstad, investigadora involucrada en el estudio. "Por ejemplo, deben comportarse como un sólido en reposo, pero aún así poder extruirse a través de una boquilla de impresión 3D, algo así como el ketchup".
Este requisito de flujo hace que sea más difícil que el producto impreso final sea rígido, lo que supone una limitación a la hora de imprimir hueso. En el pasado, los investigadores intentaron incluir pequeñas partículas minerales dentro de la tinta, pero las construcciones impresas resultantes a menudo eran demasiado blandas o sufrían otros problemas mecánicos, como encogimiento y agrietamiento.
"Entonces, se nos ocurrió un truco simple: en lugar de imprimir minerales, imprimimos un andamio polimérico usando nuestra BactoInk, que luego se mineraliza en un segundo paso separado", dijo Amstad. "Después de unos cuatro días, el proceso de mineralización desencadenado por las bacterias del andamio da como resultado un producto final con un contenido mineral superior al 90%".
Las bacterias dentro de la tinta se llaman Sporosarcina pasturii y producirán y secretarán carbonato de calcio cuando los investigadores expongan la construcción impresa a una solución que contiene urea. Sin embargo, las construcciones robustas pueden descontaminarse después de este proceso de mineralización sumergiéndolas en etanol, asegurando que las bacterias no lleguen al paciente.
Estudio en la revista Materials Today : impresión 3D de biocompuestos estructurales vivos
Vía: EPFL