Extrusion-based 3D printing of silicones for medical applications

Autor/a

Nieva Esteve, Gloria

Abstract

La impressió tridimensional (3D) té un enorme potencial per revolucionar el camp mèdic gràcies a la llibertat de disseny, la capacitat de fabricar estructures complexes, així com la capacitat de prototipat ràpid. Tot i això, es tracta d’una tecnologia emergent i la poca disponibilitat de materials biocompatibles que es poden processar mitjançant impressió 3D és un problema que cal superar. Tenint en compte aquesta qüestió i la creixent demanda de components elastomèrics en aquest sector, el desenvolupament de nous materials per a aquesta tecnologia s’hauria d’enfocar cap aquest tipus de materials. En aquest sentit, s'ha utilitzat silicona en una gran varietat de dispositius mèdics. La silicona ha estat utilitzada en vàlvules cardíaques, en components reutilitzables i d’un sol ús, com els catèters, i en gran varietat de material quirúrgic. Per tant, el desenvolupament de protocols per combinar silicona amb impressió 3D ofereix grans oportunitats en aquest camp. Tot i així, hi ha molts inconvenients en el processament de silicona mitjançant la impressió 3D a causa de les propietats intrínseques del material. Per exemple, la seva elevada viscositat i les seves propietats reològiques poden dificultar l'extrusió a través d'una capçal d'impressió. A més, les silicones són polímers termoestables, això implica que formen enllaços químics irreversibles durant el procés de curació. Per tant, la temperatura no es pot utilitzar per millorar la imprimibilitat del material sense afectar la formació de la xarxa de reticulats.
Per superar aquests reptes, en aquest projecte desenvoluparem protocols per utilitzar diferents silicones com a material per fabricar dispositius mèdics mitjançant impressió 3D basada en extrusió. En particular, aquest treball es centrarà en dues aplicacions biomèdiques. Per una banda, desenvoluparem una metodologia reproduïble per obtenir una sèrie de formulacions amb diferents propietats viscoelàstiques per millorar la imprimibilitat d’una silicona fotocurable. A més a més, l’obtenció d’aquestes formulacions es planteja com una solució per imitar les característiques reals d’òrgans en els models d’estructures anatòmiques utilitzats per practicar i planificar operacions quirúrgiques. D’altra banda, es descriu una metodologia sobre com dissenyar i imprimir stents traqueals personalitzats i adaptats a l’anatomia real del pacient per obrir les vies respiratòries obstruïdes. La utilització d’una silicona de grau mèdic per la seva impressió planteja aquest stent com una solució directament implantable als problemes de migració derivats a la no adaptabilitat dels stents comercials.

Director/a

Borrós i Gómez, Salvador
Teixidó Bartes, Robert

Estudis

IQS SE - Màster en Bioenginyeria

Data

2020-06-26