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(Noticias de Nanowerk) Un equipo multidisciplinario de investigadores de la Universidad de Alabama en Birmingham ha desarrollado un nuevo procedimiento mejorado con plasma que podría limitar la propagación de toxinas de los implantes al torrente sanguíneo de un paciente. El equipo, dirigido por Vinoy Thomas, Ph.D., profesor asociado de la Facultad de Ingeniería Mecánica y de Materiales de la Escuela de Ingeniería de la UAB, publicó recientemente sus hallazgos en el Interfaces y materiales aplicados de ACS Journal («Reducción sin electricidad de plasma: un proceso ecológico para diseñar interfaces de nanoestructuras metálicas en superficies poliméricas y andamios 3D»).
En el artículo, los autores explican que un desafío importante en el desarrollo de material de implante biomédico modificado con nanopartículas es unir de manera estable nanopartículas metálicas a varias superficies, especialmente superficies poliméricas.
«Durante años, los científicos han logrado la síntesis de nanopartículas metálicas en soluciones acuosas utilizando agentes reductores tanto químicos como biológicos (extractos de plantas)», dijo Thomas. «El desafío de unir nanopartículas metálicas es particularmente difícil en los casos que involucran biomateriales poliméricos hidrófobos, que incluyen la mayoría de los biomateriales poliméricos».
Para enfrentar este desafío, Thomas y su equipo desarrollaron un proceso mejorado con plasma llamado reducción de plasma sin electricidad. El proceso PER permite a los investigadores depositar nanoestructuras de oro y plata en varias superficies de materiales poliméricos 2D y 3D, como papel de celulosa, máscaras faciales a base de polipropileno y andamios poliméricos impresos en 3D.
«Es bien sabido que la liberación rápida y prematura de las nanoestructuras metálicas del material del implante al torrente sanguíneo plantea problemas de toxicidad», dijo Thomas. «Este problema solo podría contrarrestarse mediante un anclaje estable de las nanoestructuras metálicas en las superficies de los implantes. Esto nos inspiró a optimizar nuestro proceso PER mediante la realización de un estudio sistemático y en profundidad de la concentración del precursor metálico seguido de un lavado con ultrasonidos antes del cultivo celular. in vitro.”
En el estudio de Thomas, su equipo ancló con éxito nanopartículas de plata a la superficie de polímeros impresos en 3D sin causar una liberación rápida al medio ambiente. La experiencia del equipo en la fabricación aditiva también les permitió diseñar obleas de andamiaje 3D más pequeñas que encajan en los pocillos de una placa de 96 pocillos.
«Anticipamos que el diseño de un andamio 3D más pequeño y consistente garantizaría pruebas in vitro a gran escala y más confiables de andamios 3D», dijo Thomas. «Esta optimización sistemática de la fabricación de nanoestructuras metálicas uniformes en andamios 3D con citocompatibilidad y posibles propiedades antibacterianas será de gran relevancia y tendrá un impacto potencial en el desarrollo futuro de andamios biocompatibles, especialmente para enfermedades de osteomielitis».
El equipo tardó dos años en desarrollar el proceso PER, pero el proceso es solo uno de varios aspectos que Thomas está investigando en relación con el plasma.
«El plasma, el cuarto estado de la materia, es un gas parcialmente ionizado que es uno de los métodos más ecológicos para sintetizar nanopartículas metálicas en fase líquida», dijo. «Tiene enormes capacidades en el procesamiento de materiales y la descontaminación de superficies para prevenir la propagación de COVID-19 y otras enfermedades transmisibles».
Thomas está desarrollando actualmente un curso de ingeniería de materiales sobre procesamiento de materiales con plasma que se ofrecerá en el otoño de 2022.
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