Un equipo de investigación de la Universidad de Cádiz ha creado un material que combina uno de los plásticos más usados para la impresión en 3D con extractos de hojas de mango. Este nuevo soporte permite la elaboración de prótesis con propiedades antiinflamatorias, lo que provocaría una mejor aceptación en el organismo, así como una recuperación más favorable y rápida tras una intervención.

Los expertos han creado un filamento imprimible que contiene las propiedades antioxidantes de la hoja de mango, debido a su alto contenido en polifenoles, unos compuestos beneficiosos para el organismo y que están presente en muchas frutas, en el aceite de oliva o en el vino. El objetivo de este estudio, publicado en el artículo ‘Supercritical Impregnation of PLA Filaments with Mango Leaf Extract to Manufacture Functionalized Biomedical Devices by 3D Printing’ de la revista Polymers, persigue, precisamente, otorgar funcionalidades antiinflamatorias a estas prótesis creadas con polímeros en 3D que contribuyan a la aceptación en su implantación y a la administración controlada de fármacos a largo plazo.

El filamento está compuesto de plástico y extractos de subproductos de mango añadidos mediante impregnación supercrítica con CO2, usada en el tratamiento de los materiales debido a la facilidad que tiene este gas para penetrar en sólidos cuando está en estado supercrítico. Además, aprovecha sus ventajas para otorgar funcionalidades a matrices sólidas, como los plásticos. Esta metodología, rápida y respetuosa con el medio ambiente, permite la adición de componentes que otorgan propiedades al material utilizado como base, creando así lo que se conoce como polímero bioactivo.

El desarrollo de la impresión tridimensional ha permitido a la medicina encontrar opciones robustas que mejoren la implantación de prótesis en humanos. Además de ser más económicas, son resistentes y duraderas, se fabrican muy rápido y son totalmente personalizables.

Las prótesis en 3D son económicas, resistentes y duraderas, se fabrican muy rápido y son totalmente personalizables.

Así, tras observar las propiedades antiinflamatorias del mango en estudios anteriores, incluyeron extractos de la hoja de este fruto en el ácido poliláctico (PLA), uno de los materiales más frecuentes utilizados en impresión 3D. “Aunque se deben realizar más investigaciones in vivo, los datos obtenidos en nuestro estudio sugieren que el PLA es un material excelente para administrar compuestos con propiedades farmacológicas”, indica a la Fundación Descubre José María Rosales, autor del artículo.

Mango plastificado para hacer prótesis

Los polímeros bioactivos podrían ser la base para la fabricación de diversas formas de implantes, como prótesis óseas o vasculares como los stents coronarios, unas pequeñas estructuras tubulares de malla que se expanden en la arteria para evitar su obstrucción. Esto contribuiría a un tratamiento médico más completo debido a las propiedades derivadas de los extractos impregnados.

En este caso, los investigadores parten de un subproducto del cultivo del mango: las hojas secas. De ellas, obtienen un extracto que añaden al polímero de ácido poliláctico mediante impregnación supercrítica. En este proceso, la alta presión hace que el polímero sea menos rígido, lo que permite la penetración del extracto gracias a la acción de dióxido de carbono, que, tras el proceso, se evapora sin dejar rastro.

De esta manera, se obtiene un solo filamento de PLA disponible para insertar en una impresora 3D. ”Esta técnica es, además, altamente selectiva ya que al modular algunos parámetros como la presión, la temperatura o el tiempo, permite un control preciso tanto del tipo como de la cantidad de compuestos que se pueden impregnar mientras se preserva la integridad de sus propiedades”, añade la investigadora Cristina Cejudo, también autora del artículo.

Investigadores de la UCA autores del estudio.

Así, los expertos han confirmado que a pesar de los cambios en la estructura física tras el proceso de impresión, las propiedades bioactivas se mantienen.

Para cotejar esto, los expertos introdujeron el filamento impregnado en un tampón fosfato salino (PBS, por sus siglas en inglés), una solución preparada que simula el líquido extracelular de los humanos. De esta forma, evaluaron la migración de los compuestos y testaron su capacidad antiinflamatoria. Aunque, tras la impresión, el material pierde alguna de sus propiedades, se mantiene la mayor parte de su bioactividad.

De esta forma, los expertos confirman que los polímeros tienen propiedades bioactivas dada su composición a partir de extractos naturales. Esto los convierte en candidatos idóneos para la fabricación de estructuras médicas. Sin embargo, aún deben realizar una investigación exhaustiva sobre la influencia de las variables del proceso de impregnación en las características mecánicas de las estructuras del polímero para una fabricación y desarrollo más precisos durante la impresión tridimensional y que así el paciente pueda beneficiarse de estas propiedades antiinflamatorias.

Este trabajo ha sido financiado mediante el proyecto ‘Una aproximación multidisciplinar para consolidar el cultivo del mango en Andalucía’ de la Consejería de Transformación Económica, Industria, Conocimiento y Universidades de la Junta de Andalucía.

Referencias

José María Rosales, Cristina Cejudo, Lidia Verano, Lourdes Casas, Casimiro Mantell y Enrique José Martínez de la Ossa. ‘Supercritical Impregnation of PLA Filaments with Mango Leaf Extract to Manufacture Functionalized Biomedical Devices by 3D Printing’. Polymers. 2021

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