Investigadores crearon un nuevo material sin disolventes para usar en impresiones 3D y que se podría usar medicinalmente

Crean resina sin disolventes para impresión 3D con aplicaciones médicas

• Investigadores de la Universidad Duke diseñaron una resina sin disolventes para impresiones en 3D.
• La nueva tecnología permite crear dispositivos médicos precisos, degradables y biocompatibles.
• Su desarrollo, dirigido por la investigadora Maddiy Segal, se publicó en Angewandte Chemie International Edition.

Lo esencial: un equipo de la Pratt School of Engineering en la Universidad Duke creó una resina de baja viscosidad para impresión 3D mediante procesamiento digital de luz (DLP), sin utilizar diluyentes. Esto mejora la estabilidad y precisión de las piezas impresas, lo que evita contracciones y tensiones que afectan las resinas tradicionales. Diseñado con fines médicos, este material permite desarrollar implantes temporales biocompatibles que el cuerpo absorbería naturalmente y evita cirugías para su extracción.

Por qué importa: este avance facilita el desarrollo de dispositivos médicos más seguros y reduce procedimientos invasivos.

• Elimina la necesidad de materiales tóxicos en impresiones 3D médicas.
• Permite crear dispositivos absorbibles, reduciendo la necesidad de extracciones quirúrgicas.
• Marca un avance en la impresión 3D médica al mejorar precisión y estabilidad sin disolventes.

En el ámbito de la fabricación aditiva (FA), una tecnología capturó la atención por su capacidad de moldear materiales de una forma radicalmente distinta: el procesamiento digital de luz (DLP). Este sistema de impresión utiliza luz para convertir resina líquida en estructuras sólidas mediante un proceso que construye los objetos capa por capa.

Desde dispositivos médicos hasta piezas industriales, el DLP encontró aplicaciones notables, y se destaca por su precisión al producir formas complejas en tiempo relativamente corto. Sin embargo, esta tecnología también enfrenta limitaciones críticas, particularmente relacionadas con las propiedades de las resinas utilizadas en el proceso.

La investigación para llevar a cabo con éxito este método fue realizada por la Pratt School of Engineering de la Universidad de Duke, de Estados Unidos. Se publicó en la revista Angewandte Chemie International Edition.

Uno de los mayores desafíos del DLP es la necesidad de utilizar resinas con una baja viscosidad, es decir, que sean lo suficientemente fluidas para evitar obstrucciones y facilitar la formación de cada capa con alta resolución. Esto excluye muchos polímeros potencialmente útiles que, por su composición más densa o viscosa, no pueden emplearse sin modificar su consistencia, explicó en un comunicado la universidad.

Para solventar este problema, se suelen añadir diluyentes, que permiten la fluidez necesaria para el DLP, pero que traen consigo efectos negativos. Entre estos inconvenientes se destaca la contracción de la pieza, que puede reducir su tamaño hasta en un 30% tras la impresión, lo que afecta su precisión dimensional y genera tensiones residuales al evaporarse el disolvente.

El desarrollo de esta innovadora resina sin disolventes para impresión DLP no fue sencillo y requirió de numerosos intentos. La investigadora Maddiy Segal, candidata a doctora en la Universidad de Duke, llevó a cabo un proceso intensivo de experimentación en el laboratorio del profesor Matthew Becker.

“Quería crear un material inherentemente delgado y de baja viscosidad para DLP que se pudiera usar en dispositivos médicos degradables”, explicó la doctora en el comunicado de la universidad.

Durante meses, Segal trabajó con diferentes combinaciones de monómeros y ajustes en la longitud de sus cadenas, aplicó un método empírico basado en prueba y error para lograr un polímero de baja viscosidad que pudiera emplearse sin disolventes en el sistema DLP.

Este proceso experimental, descrito por la investigadora como similar a “cocinar”, consistió en mezclar con precisión ingredientes específicos, someterlos a temperaturas controladas y probar los resultados. Ajustó cada “receta” hasta encontrar la combinación óptima.

En total, Segal experimentó con aproximadamente 60 formulaciones diferentes antes de identificar la solución final que cumplía con los requisitos de fluidez, estabilidad y compatibilidad necesarios para el proceso de impresión sin disolventes.

La innovadora resina sin disolventes elimina la necesidad de diluyentes y evita las contracciones indeseadas. Este avance permite mantener la precisión dimensional de las piezas impresas y mejora sus propiedades mecánicas al reducir la tensión residual que típicamente afecta a las resinas diluidas.

El resultado es un material de baja viscosidad que fluye con facilidad en la impresora sin requerir modificación alguna, lo que representa una mejora significativa para los métodos de impresión capa por capa.

Este nuevo polímero fue diseñado específicamente pensando en aplicaciones médicas. Al no necesitar disolventes potencialmente tóxicos, la resina sin disolventes es más adecuada para el desarrollo de dispositivos médicos biocompatibles y degradables.

“Además de fabricar un material que no se encogiera y fuera más resistente, también quería que fuera útil para aplicaciones médicas”, explicó Segal.

En lugar de depender de polímeros no degradables que requieren ser retirados quirúrgicamente, los dispositivos creados con esta resina podrían ser absorbidos de manera natural por el cuerpo con el tiempo, lo que reduce la necesidad de procedimientos adicionales para su extracción.

Con este material, los investigadores buscan facilitar el desarrollo de implantes temporales que puedan cumplir su función y luego desaparecer sin dejar residuos. Soluciones más seguras y menos invasivas para el sector médico.