Filamentos antibacterianos, tecnologías y aplicaciones

En los últimos años se han desarrollado una serie de materiales con propiedades específicas orientados al sector médico. Este es el caso de los filamentos antibacterianos, que generan un efecto bactericida, garantizando la disminución o eliminación de las bacterias.

¿Qué son las bacterias?

Las bacterias son organismos microscópicos, siendo los organismos más abundantes del planeta. Se pueden encontrar en todos los hábitats terrestres y acuáticos y, por supuesto, en seres humanos y animales. Las bacterias “inofensivas” son conocidas como flora saprófita o microbioma. Sólo unos pocos tipos de bacterias, conocidas como patógenos, se consideran agentes infecciosos y pueden provocar enfermedades.

Aunque la tasa de mortalidad provocada por infecciones ha disminuido en los últimos años, en el entorno médico se debe tener cuidado con ciertos dispositivos, herramientas o elementos que están expuestos a posibles ambientes contaminados. Por este motivo, los materiales antibacterianos resultan muy útiles en el sector médico, puesto que reducen el riesgo de que se produzcan infecciones o se transmitan enfermedades por contacto.

Filamentos antibacterianos

Actualmente existen varios fabricantes de filamentos de impresión 3D FDM especializados en el desarrollo de materiales con propiedades específicas para el sector médico.

Uno de los fabricantes que destaca por el desarrollo de filamentos antibacterianos para impresión 3D es Copper 3D. Este fabricante chileno cuenta en su equipo con ingenieros, fisioterapeutas y médicos que trabajan con el objetivo de desarrollar materiales que puedan solucionar los problemas dérmicos que sufren los pacientes al utilizar prótesis.

Para lograr este cometido, Copper3D fabrica filamentos con un material base aditivado con nanopartículas de cobre, como son PLActive y MDflex.

Vídeo 1: Filamentos antibacterianos Copper3D. Fuente: Copper3D

Así, Copper 3D cuenta con filamentos para impresoras 3D FDM con base de PLA y TPU 98A de alta calidad, ambos con nanopartículas de cobre. Estos filamentos, científicamente validados y altamente efectivos, cuentan con las siguientes características:

• La acción antibacteriana que aporta este tipo de filamentos es capaz de eliminar el 99.9 % de los hongos, virus y gran cantidad de microorganismos.
• PLActive cuenta con las certificaciones ISO 10993-5:2009 (sin potencial citotóxico), ISO 10993-10:2010 (no irritación de piel y no reactividad intracutánea) e ISO 10993-12:2012 (evaluación biológica de equipos médicos).
• Las piezas impresas en 3D con PLActive se pueden esterilizar con UCV, ozono, Ethox o lejía; pero no con calor seco o húmedo (autoclave) a causa de la temperatura de reblandecimiento del material (55 ºC).
• MDflex mantiene todas las propiedades mecánicas del TPU, como su dureza y flexibilidad, cuenta con un 450 % de alargamiento a la rotura y con buena resistencia a altas temperaturas (138 °C).

Imagen 1: Distintas aplicaciones de PLACTIVE AN1 y MDFlex. Fuente: Copper 3D.

Copper3D ha enviado muestras de sus filamentos a varios laboratorios de microbiología donde se han realizado estudios que prueban la efectividad de sus materiales.

Medphen es otro fabricante especializado en el desarrollo y fabricación de materiales para el sector médico. Entre sus productos destacan los filamentos biocompatibles y los filamentos antibacterianos. Los materiales desarrollados por Medphen son muy utilizados en farmacología, en el sector médico, en la industria dental y en cosmética.

En el caso de Medphen, sus materiales antibacterianos se basan en nanotecnología de grafeno y son aptos para aplicaciones para el entorno médico.

Imagen 2: Estabilizador de fractura impreso con Neo TPU. Fuente: Medphen.

Las nanofibras de grafeno están presentes, por ejemplo, en los filamentos Neo ABS y Neo TPU, garantizando propiedades antibacterianas y mejorando el rendimiento de los polímeros base. Gracias a sus propiedades, estos materiales facilitan la desinfección y mantienen la esterilidad de los objetos que entran en contacto con ellos.

Tanto los filamentos de Copper3D como los de Medphen se basan en algunos de los polímeros más utilizados y fáciles de procesar, como son el PLA, el ABS o el TPU. Esto hace que la impresión 3D FDM con filamentos antibacterianos sea accesible para todo tipo de usuarios y compatible con casi cualquier impresora 3D FDM del mercado.

Aplicaciones de filamentos antibacterianos

El desarrollo de nuevos materiales como los citados anteriormente ofrece diversas ventajas y posibilidades para la fabricación de piezas para el entorno médico. Algunas de las posibles aplicaciones de estos filamentos serían:

• Fabricación de prótesis postoperatorias.
• Fabricación de ortesis personalizadas.
• Fabricación de prótesis o plantillas de calzado ortopédico.
• Fabricación de modelos anatómicos para preparación quirúrgica y ensayo de procedimientos con estudiantes.
• Fabricación de dispositivos médicos como conectores, catéteres, tubos flexibles, gestión de fluidos y aire.
• Fabricación de material sanitario, útiles o prototipos de nuevos utensilios.
• Fabricación de dispensadores, pastilleros y contenedores de medicamentos, así como cajas de protección.

Así, la impresión 3D FDM con materiales antibacterianos supone un gran avance para el sector médico, ofreciendo ventajas como la posible personalización y la fabricación de componentes a medida del paciente, la reducción de tiempos de espera o, en el caso de los modelos para preparación quirúrgica, la disminución de probabilidad de error en operaciones.