Importancia de la Biocompatibilidad en Materiales 3D
Materiales biocompatibles para tecnología de impresión 3D
De forma estricta, la biocompatibilidad es la capacidad de un material para desempeñar una función específica sin provocar daños y reacciones adversas en un organismo. Las piezas que son creadas con este tipo de materiales tienen un propósito dentro del cuerpo y deben poder realizarlo sin causar una respuesta negativa del sistema inmunológico o dañar los tejidos circundantes. Por lo tanto, la importancia de que un material sea biocompatible con el cuerpo radica en varios aspectos:
- Seguridad: Si un material no es biocompatible, puede provocar una respuesta inmune en el cuerpo, lo que puede causar inflamación, infección, rechazo del material o incluso la muerte
- Durabilidad: Un material que no es biocompatible puede descomponerse o desgastarse con el tiempo, lo que puede afectar negativamente su eficacia y durabilidad.
- Eficacia: Un material biocompatible permite una interacción más efectiva con los tejidos circundantes y puede mejorar la eficacia del tratamiento.
- Aplicaciones médicas: La biocompatibilidad es especialmente importante en aplicaciones médicas, como prótesis, dispositivos implantables, materiales de sutura, medicamentos, entre otros. Los materiales biocompatibles permiten una interacción más segura y efectiva con el cuerpo y reducen los riesgos de complicaciones y reacciones adversas.
Es debido a esto que se ha invertido mucho a la investigación de materiales que sean biocompatibles. Estos deben ser no citotóxicos, capaces de biodegradarse en componentes que el cuerpo pueda deshacerse fácilmente y mantener una respuesta inmune saludable incluso después de implantarse.
De forma general, se pueden categorizar estos materiales en 3 tipos:
- Metales: Dentro de esta categoría se encuentran el acero inoxidable, el titanio y el vitalio (aleación cobre-cobalto). Estos poseen propiedades mecánicas idóneas para el uso quirúrgico en elementos como las prótesis internas (cadera, rodilla, etc.), presentan poca probabilidad de rechazo y resistencia a la degradación.
- Cerámicas naturales: Estos poseen características que fomentan la osteointegración, debido a que su estructura se asemeja parcialmente al hueso humano. Además, es aceptado por los tejidos vivos del organismo de forma adecuada, así como propiedades mecánicas aceptables para ser usadas en algunos implantes.
- Polímeros (naturales y sintéticos): Tienen un excelente rendimiento en el apoyo a la adhesión y proliferación celular, así como un buen grado de biocompatibilidad y peso ligero. Los naturales forman parte de la biodiversidad del planeta, mientras que los sintéticos son creados por el hombre.
La tecnología de Stratasys, actualmente a desarrollado varios materiales que cumplen con la norma ISO-10993, la cual describe los principios que rigen la evaluación biológica de dispositivos médicos. A partir de esta se crean y desarrollan las evaluaciones y ensayos del proceso de gestión de riesgos de la interacción de un dispositivo/material con el cuerpo humano, es una de las regulaciones más importantes en materia de biocompatibilidad. Algunos de los materiales que cuentan con estas credenciales, hablando de la marca Stratasys, son los siguientes:
Polímeros:
- PC-ISO: Material de policarbonato biocompatible. Esterilizable con rayos gamma y óxido de etileno (EtO). Tiene una resistencia a la fuerza de tensión, así como a la deflexión por altas temperaturas. También cumple con la USP Clase VI.
- ABS-M30i: Material a base de ABS que cumple con los criterios de biocompatibilidad para estar en contacto con mucosa por 24 horas y en piel por 30 días. Puede esterilizarse en rayos gamma y óxido de etileno (EtO). También puede ser utilizado en la industria de alimentos.
- ULTEM 1010: Este material es una resina a base de polieterimida (PEI), es cual posee una alta resistencia al calor, peso liviano y fuertes propiedades mecánicas. Cuenta con la certificación ISO y USP clase VI y seguridad de alimentos de NSF 51. Este no es esterilizable, pero se recomienda para aplicaciones médicas especiales y la industria alimentaria.
- PLA: Este material de la marca Stratasys no cuenta con la certificación de biocompatibilidad, sin embargo, la literatura y estudios científicos apoyan el uso de este para aplicaciones que necesitan un material biocompatible. Sin embargo, al no tener los estudios necesarios, no es recomendable para aplicaciones que durarán un tiempo considerable en el cuerpo, sino para experimentación.
Resinas
- MED610: Material transparente, rígido y biocompatible que se encuentra aprobado para su contacto con el cuerpo humano. Este material está diseñado para aplicaciones médicas y dentales y cuenta con la certificación ISO 10993 en citotoxicidad, irritación, hipersensibilidad de tipo retardado, entre otras.
- MED620: Esta es una resina rígida y opaca con una alta estabilidad dimensional. Este está más dirigido a la creación de modelos dentales que tendrán contacto con la cavidad bucal del paciente de forma semipermanente.
- MED625FLX: Esta es una resina de carácter flexible, que permite realizar modelos impresos que requieren cierto grado de elongación. Es un material transparente, que también cumple con las certificaciones ISO correspondientes.
Los tres materiales anteriores pueden ser esterilizados por médio de rayos gamma y óxido de etileno (EtO).
El mercado médico tiene una tendencia creciente hacia la personalización. Cada cuerpo diferente entre sí, el ser capaz de ofrecer opciones a la medida del paciente es algo fundamental para la comprensión integra del diagnóstico, el tratamiento integro de una patología, la realización de un procedimiento quirúrgico. De aquí la necesidad de aplicar la tecnología de impresión 3D para ofrecer estas soluciones.
La investigación de nuevos materiales y técnicas de fabricación permitirá a los especialistas de la salud, ser capaces de sobrellevar los retos médicos del mundo moderno, permitir la mejora de los pacientes, crecer este mercado enfocado a el cuidado persona y ahora existen materiales biocompatibles para apoyar a estas aplicaciones.