La impresión médica en 3D siempre se ha inspirado en la biología para desarrollar nuevas piezas funcionales y prótesis. Con las capacidades de ingeniería avanzadas que permite la tecnología, los investigadores han desarrollado “ dispositivos de soporte de tejidos implantables y usados externamente, como tobilleras o rodilleras, y malla de reparación de hernias ”. Estas mallas y soportes impresos en 3D imitan la mecánica de los tejidos y ayudan a brindar asistencia a los pacientes con mayor precisión.
La investigación, publicada en Advanced Functional Materials , abre diseños complejos para el soporte del tejido muscular. Estos diseños flexibles combinan con el cuerpo con precisión y sostienen los tejidos blandos mediante termoplásticos con refuerzo de fibra continua (opcional). Los investigadores han elaborado una serie de diseños teniendo en cuenta las complejidades del movimiento de los músculos humanos.
Los soportes médicos impresos en 3D también aprovechan los materiales flexibles. Con este fin, los investigadores crearon la malla utilizando poliuretano termoplástico . Imprimieron TPU en un patrón ondulado, imitando la estructura del colágeno que se encuentra en ligamentos, tendones y músculos. Del mismo modo, en lo que respecta a los tobillos, desarrollaron largas tiras de malla y las pegaron en el exterior del tobillo.
“La ropa y los dispositivos impresos en 3-D tienden a ser muy voluminosos ”, dice el postdoctorado del MIT Sebastian Pattinson. » Estábamos tratando de pensar en cómo podemos hacer que las construcciones impresas en 3D sean más flexibles y cómodas, como los textiles y las telas «.
Desarrollo de implementos médicos impresos en 3D
Los investigadores también emplearon el uso de un robot especial para medir la fuerza ejercida por los distintos músculos. Esto les permitió medir su movimiento y tener en cuenta la fuerza en 12 direcciones diferentes en las que las partes del cuerpo podrían moverse. Para imitar adecuadamente las funciones de estas partes e imprimirlas para que estuvieran en las especificaciones precisas de cada paciente, diseñaron la mecánica de la malla extensible para coincidir con la respuesta no lineal del músculo.
Descubrieron que la malla solo aumentaba la rigidez del tobillo durante el movimiento de inversión, la causa más común de esguinces de tobillo. Un tobillo más rígido durante la inversión podría ayudar a reducir el riesgo de esguinces. Para hacer que la malla sea más libre en su movimiento, los investigadores disminuyeron la proximidad de las capas. Si bien los patrones de capa ajustados crean objetos sólidos, pueden ser rígidos. Por lo tanto, la malla impresa en 3D utiliza la deposición de capas a una velocidad más lenta para permitir que la capa inferior se enfríe correctamente. Este nivel de enfriamiento permite que la distancia cree aún más flexibilidad dentro de las mallas. Como resultado, pudieron imitar la textura de los textiles.
Otra característica importante de la malla es su estructura auxética. Esto significa que se ensancha cuando el usuario tira de ellos, lo cual es útil por razones obvias. Pudieron imprimir mallas donde el medio consiste en estructuras que se comportan en lugar de contraerse como una malla normal. Esta propiedad soporta las superficies muy curvas del cuerpo y la rodilla en particular.
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