Formulación y caracterización de tintas orgánicas para (bio)impresión 3D

Resumen

Bajo el nombre de impresión 3D se encuentra un grupo de tecnologías de fabricación que permiten manipular de manera automática distintos materiales en ocasiones llamados tintas y agregarlos capa a capa para construir un objeto tridimensional a partir de un modelo digital. Con la capacidad de imprimir estructuras con alto nivel de complejidad y precisión, la libertad de diseño y personalización sin coste adicional o la minimización de residuos, estas tecnologías se han convertido en una herramienta única para muchos sectores clave, entre los que se encuentra el sector salud. En esa línea, la presente tesis doctoral aborda el desarrollo y caracterización de tintas de carácter semisólido para su empleo en diferentes sectores estratégicos como la medicina regenerativa, la investigación médica o el sector farmacéutico, donde la impresión 3D tiene cada vez mayor importancia. La investigación que se recoge en la presente Tesis comprende, en primer lugar, una introducción a los fundamentos de la impresión 3D, las diferentes tecnologías que comprende y su funcionamiento, además de una descripción detallada del equipo de impresión 3D empleado y de las bases de la reología, ciencia que estudia la deformación y el flujo de los materiales y cuyo conocimiento resulta fundamental para el desarrollo de tintas semisólidas aptas para su deposición mediante extrusión en cualquiera de las temáticas a explorar. En el segundo capítulo se ha trabajado en la investigación médica, concretamente en la investigación contra el cáncer y en la aplicación de la bioimpresión 3D para la obtención de modelos tumorales tridimensionales que ayuden en la investigación de estas patologías y su tratamiento. Así, se ha generado una tinta biomaterial específica, capaz de vehiculizar y mantener células vivas y funcionales, y se ha empleado para imprimir unas estructuras altamente reproducibles y de bajo coste mediante las cuales estudiar y analizar en detalle el comportamiento celular. El tercer capítulo se enmarca en la medicina regenerativa, concretamente en la implementación de una nueva terapia para la regeneración ósea desarrollada dentro del proyecto de investigación europeo cmRNAbone, en el que IDONIAL participa como socio. En esa línea, se han formulado tintas de tipo hidrogel con un elevado porcentaje de micropartículas con propiedades osteogénicas, mediante las cuales se ha podido evaluar, entre otros, el impacto del tamaño y la concentración de partículas sólidas en las propiedades de los fluidos y de las estructuras resultantes. Finalmente, el último capítulo gira en torno al sector farmacéutico y a la dosificación personalizada de principios activos a través de la impresión 3D de medicamentos. En este campo, además de lograr formulaciones capaces de vehiculizar principios activos sin comprometer su estabilidad, se ha validado la metodología de fabricación para demostrar el potencial real de la tecnología y avanzar en su posible implementación a medio-largo plazo en emplazamientos de interés, como pueden ser las farmacias hospitalarias o las oficinas de farmacia autorizadas para la elaboración de fórmulas magistrales y preparados oficinales.