Obtención de Scaffolds Compuestos Polímero-Cerámico por Estereolitografía de Mascara (MSLA) con Propiedades Magnéticas y Potencial Aplicación en Regeneración Ósea

Abstract

Este estudio exploró el diseño, fabricación y evaluación de scaffolds que incorporan propiedades esenciales para la regeneración ósea, incluyendo biocompatibilidad, geometría macroporosa, resistencia mecánica y capacidad de respuesta magnética. Mediante el uso de la geometría de superficies mínimas triplemente periódicas (TPMS), resinas fotopolimerizables acrílicas, óxidos de hierro sintetizados y la impresión por máscara de estereolitografía (MSLA), se diseñaron scaffolds con características geométricas precisas. Las propiedades mecánicas se mejoraron mediante el curado de resina, mientras que las partículas de magnetita, obtenidas de nanopartículas sintetizadas, se integraron para conferir propiedades magnéticas. Estos scaffolds exhibieron un equilibrio óptimo entre rigidez, porosidad y capacidad de respuesta magnética. Se obtuvieron scaffolds de resina con óxidos de hierro sintetizados con una resistencia máxima a la compresión entre 4.8 MPa y 9.2 MPa, módulo de Young entre 58 MPa y 174 MPa. Se midieron propiedades magnéticas para los scaffolds sintéticos, como coercitividad magnética de 293 Oe, remanencia magnética entre 11.3 emu/g y 12.3 emu/g, y saturación magnética entre 29.4 emu/g y 37.1 emu/g. Se midió la viscosidad de las mezclas utilizadas para imprimir los scaffolds entre 350 mPa-s y 380 mPa-s, valores adecuados para una impresión 3D correcta, y se obtuvieron medidas del ángulo de contacto entre 90° y 110°. Las mejores propiedades entre los scaffolds fabricados fueron exhibidas por aquellos con un porcentaje en peso del 1%. La evaluación de la biocompatibilidad de los scaffolds sugirió su potencial para futuros ensayos clínicos, respaldado por su capacidad para mantener la viabilidad celular. (Tomado de la fuente)

This study explored the design, fabrication, and evaluation of scaffolds that incorporate essential properties for bone regeneration, including biocompatibility, macroporous geometry, mechanical strength, and magnetic responsiveness. Using triply periodic minimal surfaces (TPMS) geometry, acrylic photopolymerizable resins, synthesized iron oxides, and masked stereolithography (MSLA) printing, scaffolds with precise geometric characteristics were designed. Mechanical properties were enhanced through resin curing, while magnetite particles obtained from synthesized nanoparticles were integrated to confer magnetic properties. These scaffolds exhibited an optimal balance between stiffness, porosity, and magnetic responsiveness. Resin scaffolds with synthesized iron oxides achieved maximum compressive strength between 4.8 MPa and 9.2 MPa, Young’s modulus between 58 MPa and 174 MPa. Magnetic properties were measured for the synthetic scaffolds, including magnetic coercivity of 293 Oe, magnetic remanence between 11.3 emu/g and 12.3 emu/g, and magnetic saturation between 29.4 emu/g and 37.1 emu/g. The viscosity of the mixtures used for printing the scaffolds was measured between 350 mPa-s and 380 mPa-s, values suitable for proper 3D printing, and contact angle measurements were obtained between 90° and 110°. The best properties among the manufactured scaffolds were exhibited by those with a 1% weight percentage. The biocompatibility evaluation of the scaffolds suggested their potential for future clinical trials, supported by their ability to maintain cell viability.