Impresión 3D con aplicaciones en la industria farmacéutica

Científicos de la Universidad de Sevilla, en colaboración con la Universidad de Nothingham, han logrado crear la primera imagen de nanoparticulas de oro estabilizadas con sistemas biodegradables y biocompatibles que han sido obtenidas mediante técnicas de impresión 3D. Los detalles se publican en la revista Scientific Reports.

El logro podrá tener aplicaciones en la industria farmacéutica, como la preparación de biosensores biocompatibles basados en oro, que ya han demostrado ser eficaces en la detección de células cancerígenas y biomarcadores tumorales, entre otros. En los últimos años, la fabricación aditiva, también conocida comúnmente como impresión 3D, ha sido reconocida como la tecnología ideal para aplicaciones que requieran geometrías intrincadas o personalización.

Su fabricación basada en capas reduciría los costos generales de fabricación de lotes pequeños, en comparación con los métodos de producción tradicionales. Esto ha llamado la atención de la industria farmacéutica, que ha encontrado en esta tecnología una puerta a la personalización total de los tratamientos.

La investigación se centra en la técnica conocida como Inkjet Printing. Esta ofrece ventajas tales como su alta resolución y la posibilidad que presenta para imprimir más de un material en el mismo proceso de impresión. Mediante esta técnica, los investigadores se han propuesto la fabricación de sistemas que pudieran ser potencialmente usados como biosensores personalizados basados en la conductividad y biocompatibilidad del oro.

En la actualidad, las tintas de oro existentes para Inkjet Printing están basadas en nanopartículas de este metal, pero son altamente inestables, ya que se aglomeran con facilidad, y son difíciles de imprimir. Por ello, el desarrollo inicial de tintas de oro estables en el tiempo y de fácil impresión se hace indispensable.

El equipo ha logrado por primera vez utilizar polímeros (poliuretanos) con estructura denominada peine, desarrollados por ellos mismos, para generar nanopartículas de oro de pequeño tamaño con una altísima estabilidad comprobada en el tiempo.

Para ello, se prepararon varios polímeros, a partir de arabinosa, un azúcar de fácil adquisición en la naturaleza y que le confiere al material desarrollado total biocompatibilidad y biodegradabilidad, evitándose así residuos contaminantes generados por los polímeros tradicionales derivados del petróleo.

Por primera vez se han usado este tipo de polímeros como estabilizantes para la preparación de nanopartículas de oro. Estas nanopartículas, obtenidas a partir de tres poliuretanos diferentemente funcionalizados químicamente, demostraron ser suficientemente pequeñas (máximo 10 nm) para poder ser impresas en Inkjet Printing y estables durante, al menos, un período de 6 meses.

Una vez testada la 'printabilidad' de cada tinta, se seleccionó aquella que mostró mejor balance de propiedades y se imprimió con ella el logo de la Universidad de Sevilla. Se trata de la primera imagen de nanoparticulas de oro estabilizadas con sistemas biodegradables y biocompatibles que han sido logradas con técnicas de impresión 3D.

Referencia bibliográfica:

Design of highly stabilized nanocomposite inks based on biodegradable polymer-matrix and gold nanoparticles for Inkjet Printing. Belen Begines, Ana Alcudia, Raul Aguilera-Velazquez, Guillermo Martinez, Yinfeng He, Ricky Wildman, Maria-Jesus Sayagues, Aila Jimenez-Ruiz & Rafael Prado-Gotor. Scientific Reports volume 9, Article number: 16097 (2019).

Estudio liderado por la profesora Ana Alcudia Cruz, del Departamento de Química Orgánica y Farmacéutica de la Facultad de Farmacia de la US, en colaboración con el grupo del profesor Rafael Prado Gotor, del Departamento de Química Física de la Facultad de Química de la US, y el del profesor Ricky Wilman, de la Universidad de Nottingham (Reino Unido).