La nueva arteria impresa en 3D puede monitorear los bloqueos desde el interior
El vaso sanguíneo artificial implantable impreso en 3D está hecho de un compuesto flexible y es capaz de monitorear en tiempo real. Crédito: Xudong Wang
Cuando los cirujanos reemplazan parte de un vaso sanguíneo, algo que hacen en 450 000 pacientes por año en los Estados Unidos para tratar coágulos sanguíneos, enfermedades coronarias, daños por accidentes cerebrovasculares y más, el vaso injertado se controla mediante tomografías computarizadas, ultrasonidos y otros costosos técnicas de imagen. A pesar de todo ese esfuerzo, entre el 40% y el 50% de esos injertos fracasan.
Esa es una de las razones por las que los ingenieros de ciencia de materiales de la Universidad de Wisconsin-Madison están desarrollando un nuevo vaso sanguíneo artificial impreso en 3D que permite a los médicos y pacientes controlar su salud de forma remota.
El vaso implantable, hecho de un compuesto flexible y capaz de monitorear en tiempo real, se describe en un nuevo estudio publicado en la revista Advanced Functional Materials por el profesor de UWMadison Xudong Wang y el estudiante de posgrado Jun Li.
«Este recipiente artificial puede producir electricidad pulsos basados en la fluctuación de la presión que podrán indicar con precisión la presión sanguínea en el vaso sin usar ninguna fuente de energía adicional», dice Wang. «Y debido a la geometría tridimensional, el perfil del pulso eléctrico podrá determinar si hay un movimiento irregular debido a un bloqueo en el interior en las primeras etapas».
El proyecto de la arteria se deriva del largo interés de investigación a largo plazo en nuevos materiales blandos y flexibles que sean piezoeléctricos (capaces de producir una carga eléctrica a partir de la tensión mecánica) y biocompatibles (capaces de ser utilizados en el cuerpo humano sin causar rechazo o daño).
El El equipo combinó nanopartículas piezocerámicas de niobita de sodio y potasio con un polímero de fluoruro de polivinilideno que es ferroeléctrico o capaz de cambiar la polaridad cuando se aplica un campo eléctrico. Luego imprimieron una arteria tubular utilizando el material y una impresora 3D estándar. La impresora extruye el material a través de un fuerte campo eléctrico cerca de la boquilla para polarizar las partículas de cerámica, dando a la estructura su propiedad piezoeléctrica.
Li puso a prueba la arteria artificial y la conectó a un corazón artificial. sistema antes de simular bloqueos, presión arterial alta y otros problemas que enfrentan los vasos sanguíneos artificiales. El material autoalimentado pudo detectar correctamente los cambios en la fuerza y la presión dentro de la arteria.
El próximo paso de los investigadores es optimizar la producción del nuevo compuesto ferroeléctrico y el proceso de impresión 3D. El equipo también quiere encontrar formas de hacer que la estructura tridimensional impresa sea aún más sensible y planea colaborar con investigadores en el campo biomédico para probar la arteria con modelos aún más realistas del sistema circulatorio.
Además, esperan utilizar el nuevo material para imprimir válvulas cardíacas artificiales. Las válvulas cardíacas de reemplazo generalmente son mecánicas o se toman de donantes humanos o animales, y ninguna incorpora el tipo de autocontrol que se encuentra en el material de Wang. El equipo, que incluye colaboradores de la Facultad de Medicina y Salud Pública de UWMadison y de la Universidad de Zhejiang en China, cree que en el futuro será posible utilizar el biomaterial ferroeléctrico y la impresora 3D para crear otros órganos artificiales personalizados.
Mientras que los investigadores están trabajando en muchos otros tipos de vasos sanguíneos y órganos artificiales, Wang cree que esta técnica tiene algunas ventajas sobre técnicas más complicadas.
«Esta es una tecnología sencilla y escalable», dice. . «Nuestro nuevo material compuesto imprimible nos permite hacer una estructura 3D en un solo paso que puede mostrar multifuncionalidad desde el momento de la fabricación».
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Un nuevo compuesto piezoeléctrico flexible para impresión 3D Más información: Jun Li et al. Arteria artificial multifuncional a partir de impresión 3D directa con ferroelectricidad incorporada y módulo de coincidencia de tejido para detección en tiempo real y monitoreo de oclusión, materiales funcionales avanzados (2020). DOI: 10.1002/adfm.202002868 Información de la revista: Advanced Functional Materials
Proporcionado por la Universidad de Wisconsin-Madison Cita: Nueva arteria impresa en 3D puede monitorear obstrucciones from the inside (23 de julio de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-07-d-printed-artery-blockages.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.