Fabricación de scaffolds con propiedades magnéticas usando micropartículas de magnetita provenientes de desechos de la minería aluvial

Abstract

La medicina regenerativa tisular ofrece soluciones nuevas para recuperar la función y la estructura de tejidos dañados. Uno de los métodos consiste en el implante de células en matrices extracelulares artificiales o scaffolds, con el fin de que crezcan allí hasta formar tejidos funcionales. Dichos Scaffolds pueden ser mejorados con factores de crecimiento y propiedades magnéticas. En el presente trabajo se utilizó magnetita proveniente de la minería aluvial de oro y ácido poliláctico para fabricar scaffolds magnéticos para regeneración ósea mediante la técnica de deposición por filamento fundido. Los scaffolds se imprimieron en forma de TPMS giroide en una impresora 3D comercial y fueron sometidos a cuatro tipos de caracterizaciones: a) morfológica mediante microscopía electrónica de barrido, b) magnética mediante VSM, c) mecánica mediante pruebas de resistencia a la compresión, y d) citotoxicidad y proliferación celular. También se realizó un modelamiento matemático de las curvas de histéresis obtenidas. Los resultados indican que las partículas de magnetita de menor tamaño presentan mayores valores de magnetización y coercitividad y que la concentración de magnetita en la matriz polimérica afecta la resistencia y las propiedades magnéticas de la misma. Las muestras evaluadas fueron no tóxicas para los osteoblastos y no tuvieron un efecto negativo en la viabilidad y proliferación celular. Con el modelo matemático se pudo hacer predicciones de las propiedades magnéticas del material con un porcentaje de error relativamente bajo. El costo de fabricar un gramo de scaffold con magnetita de origen aluvial es menor que producirlo con magnetita sintética. (Texto tomado de la fuente)

Tissue regenerative medicine offers new solutions to recover the function and structure of damaged tissues. One of the methods consists of the implantation of cells in artificial extracellular matrices or scaffolds, for them to grow there until they form functional tissues. Such scaffolds can be enhanced with growth factors and magnetic properties. In the present work, magnetite from alluvial gold mining and polylactic acid were used to fabricate magnetic scaffolds for bone regeneration using the fused filament deposition technique. The scaffolds were printed in the form of gyroid TPMS on a commercial 3D printer and were subjected to four types of characterizations: a) morphological by scanning electron microscopy, b) magnetic by VSM, c) mechanical by compressive strength tests, and d ) cytotoxicity and cell proliferation; A mathematical modeling of the hysteresis curves obtained was also carried out. The results indicate that smaller magnetite particles have higher magnetization and coercivity values and that the concentration of magnetite in the polymeric matrix affects its resistance and magnetic properties. The samples evaluated were non-toxic for osteoblasts and did not have a negative effect on cell viability and proliferation. With the mathematical model it was possible to make predictions of the magnetic properties of the material with a relatively low percentage of error. The cost of manufacturing a gram of scaffold with magnetite of alluvial origin is cheaper than producing it with synthetic magnetite.