La regeneración del tejido óseo es un proceso complejo que puede verse afectado en casos clínicos severos, como fracturas extensas, infecciones o deformidades esqueléticas, donde la capacidad natural del hueso para repararse resulta insuficiente. Los tratamientos convencionales, basados en prótesis metálicas e injertos óseos, presentan limitaciones significativas, incluyendo riesgos de rechazo y complicaciones postoperatorias.
Ante esta situación, han surgido nuevas estrategias basadas en la ingeniería de tejidos, entre las cuales destacan los andamios autoensamblables. Esta propuesta, aún en fase de investigación, representa una solución innovadora y menos invasiva para tratar patologías óseas de gran magnitud. Se busca que estos andamios, fabricados mediante técnicas de impresión 3D y compuestos por biomateriales porosos, tengan la capacidad de ensamblarse sin necesidad de herramientas externas y adaptarse a defectos óseos complejos. De esta manera, se facilita la adhesión celular, la regeneración del tejido y una integración progresiva en el organismo.
En este contexto, el presente trabajo busca explorar la viabilidad técnica y conceptual de fabricar andamios prototípicos mediante impresión 3D, capaces de autoensamblarse funcionalmente bajo condiciones controladas. El proyecto se enmarca en una estrategia para desarrollar soluciones regenerativas más eficientes, adaptables y biocompatibles en el tratamiento de lesiones óseas.
Para su desarrollo, se diseñan andamios con el objetivo de replicar la arquitectura tridimensional del entorno celular natural, ofreciendo tanto soporte mecánico como una porosidad adecuada. El proceso comienza con la creación de un modelo geométrico reticular en CAD, utilizando el software Solid Edge. Este modelo se basa en formas regulares con distintas ramificaciones permitiendo así su entrelazado. Posteriormente, se continúa con el diseño de un modelado estructural, apoyado en la unión de piezas opuestas hembra y macho, para suplir la principal debilidad detectada: la fragilidad del andamio. Por último, con la finalidad de acercar más el diseño a la morfología del tejido óseo natural, se desarrolla un modelo de carácter orgánico, también basado en la unión hembra-macho. Este modelo se caracteriza por superficies curvas, variables e irregulares, conectadas de forma continua, sin líneas rectas ni ángulos definidos. La configuración porosa de los dos últimos modelos se obtiene mediante el software Meshmixer.
La fabricación de los prototipos se lleva a cabo mediante tecnologías de impresión 3D, utilizando impresoras tanto SLA como DLP. Una vez obtenidas las piezas, se realizan pruebas para verificar el correcto encaje y la calidad de las uniones entre ellas. Estos ensayos permiten confirmar que, gracias al diseño asistido por computadora y a la impresión 3D, es posible crear geometrías complejas y modulares que se ensamblan sin necesidad de adhesivos ni fijaciones externas.
Los estudios realizados sobre los distintos prototipos de cada modelado permiten concluir que las piezas basadas en uniones tipo hembra-macho son más eficientes. Estas uniones ofrecen una mayor integridad estructural, logrando un encaje más compacto y superficies más uniformes. Además, al partir de piezas macizas con un patrón de porosidad más regular, se obtienen resultados positivos, evitando la formación de fisuras, vacíos internos y residuos en la superficie, lo que contribuye a una estructura más limpia y consistente.
En definitiva, en este trabajo se evalúa la eficiencia estructural, precisión de impresión y viabilidad del autoensamblaje, así como el potencial uso de los prototipos como andamios en entornos biomédicos. Los resultados demuestran que este enfoque permite la producción de andamios personalizables, con buenas propiedades mecánicas y adaptabilidad morfológica, representando una alternativa viable para futuras aplicaciones en medicina regenerativa.
La regeneración del tejido óseo es un proceso complejo que puede verse afectado en casos clínicos severos, como fracturas extensas, infecciones o deformidades esqueléticas, donde la capacidad natural del hueso para repararse resulta insuficiente. Los tratamientos convencionales, basados en prótesis metálicas e injertos óseos, presentan limitaciones significativas, incluyendo riesgos de rechazo y complicaciones postoperatorias.
Ante esta situación, han surgido nuevas estrategias basadas en la ingeniería de tejidos, entre las cuales destacan los andamios autoensamblables. Esta propuesta, aún en fase de investigación, representa una solución innovadora y menos invasiva para tratar patologías óseas de gran magnitud. Se busca que estos andamios, fabricados mediante técnicas de impresión 3D y compuestos por biomateriales porosos, tengan la capacidad de ensamblarse sin necesidad de herramientas externas y adaptarse a defectos óseos complejos. De esta manera, se facilita la adhesión celular, la regeneración del tejido y una integración progresiva en el organismo.
En este contexto, el presente trabajo busca explorar la viabilidad técnica y conceptual de fabricar andamios prototípicos mediante impresión 3D, capaces de autoensamblarse funcionalmente bajo condiciones controladas. El proyecto se enmarca en una estrategia para desarrollar soluciones regenerativas más eficientes, adaptables y biocompatibles en el tratamiento de lesiones óseas.
Para su desarrollo, se diseñan andamios con el objetivo de replicar la arquitectura tridimensional del entorno celular natural, ofreciendo tanto soporte mecánico como una porosidad adecuada. El proceso comienza con la creación de un modelo geométrico reticular en CAD, utilizando el software Solid Edge. Este modelo se basa en formas regulares con distintas ramificaciones permitiendo así su entrelazado. Posteriormente, se continúa con el diseño de un modelado estructural, apoyado en la unión de piezas opuestas hembra y macho, para suplir la principal debilidad detectada: la fragilidad del andamio. Por último, con la finalidad de acercar más el diseño a la morfología del tejido óseo natural, se desarrolla un modelo de carácter orgánico, también basado en la unión hembra-macho. Este modelo se caracteriza por superficies curvas, variables e irregulares, conectadas de forma continua, sin líneas rectas ni ángulos definidos. La configuración porosa de los dos últimos modelos se obtiene mediante el software Meshmixer.
La fabricación de los prototipos se lleva a cabo mediante tecnologías de impresión 3D, utilizando impresoras tanto SLA como DLP. Una vez obtenidas las piezas, se realizan pruebas para verificar el correcto encaje y la calidad de las uniones entre ellas. Estos ensayos permiten confirmar que, gracias al diseño asistido por computadora y a la impresión 3D, es posible crear geometrías complejas y modulares que se ensamblan sin necesidad de adhesivos ni fijaciones externas.
Los estudios realizados sobre los distintos prototipos de cada modelado permiten concluir que las piezas basadas en uniones tipo hembra-macho son más eficientes. Estas uniones ofrecen una mayor integridad estructural, logrando un encaje más compacto y superficies más uniformes. Además, al partir de piezas macizas con un patrón de porosidad más regular, se obtienen resultados positivos, evitando la formación de fisuras, vacíos internos y residuos en la superficie, lo que contribuye a una estructura más limpia y consistente.
En definitiva, en este trabajo se evalúa la eficiencia estructural, precisión de impresión y viabilidad del autoensamblaje, así como el potencial uso de los prototipos como andamios en entornos biomédicos. Los resultados demuestran que este enfoque permite la producción de andamios personalizables, con buenas propiedades mecánicas y adaptabilidad morfológica, representando una alternativa viable para futuras aplicaciones en medicina regenerativa. Read More
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