Desarrollo de un sistema de impresión en 3D para STENTS poliméricos biodegradables de PLLGA poliácido (L-LÁCTICO-COGLICÓLICO) y PDLLGA poliácido (DL-LÁCTICO-CO-GLICÓLICO)

Abstract

RESUMEN: Los dispositivos biodegradables muestran un gran potencial en muchas áreas de la medicina y han demostrado su éxito en aplicaciones como suturas. Sin embargo, en el caso de los stents, existen desafíos considerables asociados con el uso de materiales biodegradables. Estos materiales son más débiles que los metales que se usan actualmente para construir los stents; por lo que es difícil garantizar la resistencia para mantener abierta la arteria y aliviar los síntomas de forma aguda. Es por ello, que el diseño de un stent biodegradable es aún complejo, pues necesita un soporte estructural durante un tiempo predecible y apropiado para facilitar la curación de la arteria.

Por ello, este proyecto de investigación se centró en el desarrollo de un sistema de impresión 3D para stents poliméricos biodegradables de PLGA poliácido(láctico-co-glicólico) en sus dos enantiómeros: PLLGA poliácido(L-láctico-co-glicólico) y PDLLGA poliácido(DL-láctico-co-glicólico) y tres composiciones 70:30 %p, 80:20 %p y 90:10 %p (ácido L-láctico ó DL-láctico %p: ácido glicólico). Los copolímeros de PLGA se sintetizaron al alto vacío (Schlenk) por polimerización por apertura de anillo (ROP) y se caracterizaron mediante difracción de rayos X (DRX), espectrometría de masas Maldi-Tof, calorimetría diferencial de barrido (DSC) y espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier (FT-IR).

Para la impresión 3D, la geometría del stent se diseñó mediante el software SOLIDWORKS 2016 y se adaptó para su impresión en el software REPERTIER HOST.

El sistema de impresión 3D constó de un sistema en serie de una bomba de infusión que contenía el polímero disuelto en acetona y se hacía fluir hacia la impresora 3D, a través del fusor. Éste permitía que el material se imprimiera en los tres ejes cartesianos sobre una placa metálica.

A la bomba de inyección se le acopló cánula de acero inoxidable para la conexión entre la bomba y el fusor de la impresora. La impresora 3D se construyó a partir de su manual de ensamble y se programó para su funcionamiento con el software Arduino 1.6.1. Se determinaron las condiciones de operación del sistema de impresión 3D, con una velocidad de inyección del polímero en la bomba de infusión de 0.09 mL/min, mientras que la velocidad de impresión fue de 0.08 mL/min a una temperatura de 200 ºC. ABSTRACT: Biodegradable devices show great potential in many areas of medicine and have proven successful in applications such as sutures. However, in the case of stents, there are considerable challenges associated with the use of biodegradable materials. These materials are weaker than the metals currently used to build the stents; so it is difficult to guarantee resistance to keep the artery open and relieve symptoms acutely. That is why the design of a biodegradable stent is still complex, because it needs a structural support during a predictable and appropriate time to facilitate the healing of the artery.

Therefore, this research project focused on the development of a 3D printing system for biodegradable polymeric stents of PLGA polyacid(lactic-co-glycolic) in its two enantiomers: PLLGA polyacid(L-lactic-co-glycolic) and PDLLGA polyacid(DL-lactic-co-glycolic) and three compositions 70:30% p, 80:20% p and 90:10% p (L-lactic acid or DL-lactic acid% p: glycolic acid). The PLGA copolymers were synthesized in high vacuum (Schlenk) by ring-opening polymerization (ROP) and characterized by X-ray diffraction (XRD), Maldi-Tof mass spectrometry, differential scanning calorimetry (DSC) and infrared spectroscopy with Fourier transform (FT-IR).

For 3D printing, the geometry of the stent was designed using the SOLIDWORKS 2016 software and adapted for printing on the REPERTIER HOST software.

The 3D printing system consisted of a serial system of an infusion pump that contained the polymer dissolved in acetone and flowed to the 3D printer, through the melter. This allowed the material to be printed on the three Cartesian axes on a metal plate.

The stainless steel cannula was attached to the injection pump for the connection between the pump and the fuser of the printer. The 3D printer was built from its assembly manual and was programmed to work with the Arduino 1.6.1 software. The operating conditions of the 3D printing system were determined, with an injection speed of the polymer in the infusion pump of 0.09 ml/min, while the printing speed was 0.08 ml/min at a temperature of 200 °C.