Ensayos de caracterización mecánica de andamiajes vasculares bioimprimidos

Abstract

La ingeniería de tejidos, junto con la medicina regenerativa, han ganado mucha popularidad recientemente. Desde cartílago en pacientes, pequeñas arterias, injertos de piel y vejigas suplementarias, esta ciencia investiga y desarrolla alternativas terapéuticas basadas en la formulación de plataformas donde se producirá nuevo tejido. Uno de los avances más significativos puede ser en el ámbito de los tejidos cardiovasculares diseñados tridimensionalmente, los cuales se han mostrado muy prometedores para reemplazar las estructuras dañadas. Específicamente, los injertos vasculares de ingeniería tisular (TEVG) tienen el potencial de reemplazar los injertos biológicos y sintéticos. El interés de este trabajo reside en la caracterización mecánica de una serie de parches in vitro específicos para el paciente basados en una impresión 3D híbrida combinada con diferenciación de células del músculo liso vascular. Más concretamente, en el diseño y realización de ensayos de caracterización para comprender el comportamiento mecánico de dichos parches. Para ello, primero se ha establecido una metodología para el desarrollo de los ensayos de inflado, de manera que permita ser reproducidos de manera consistente y obtener resultados óptimos. Con esta metodología establecida, se han realizado las primeras pruebas. Paralelamente, se han ido realizando una serie de ajustes y modificaciones, tanto a la máquina de ensayo como a la propia metodología, con el fin de replicar los resultados y comportamientos esperados según el modelo teórico. Las modificaciones en el equipo se han llevado a cabo empleando CATIA V5 y tecnología de impresión 3D. Finalmente, y tras el ensayo de la totalidad de las probetas en nuestra disposición, se recogen los datos obtenidos y se introducen en Matlab, herramienta que permitirá estudiar estos resultados y disponerlos de forma que su interpretación sea sencilla. Se ha extraído de esta manera la expresión matemática de la curva de comportamiento teórica del parche, así como el intervalo de confianza, declarando una relación exponencial entre la presión a la que es sometido el parche y la deformación de este.

Tissue engineering, along with regenerative medicine, has gained a lot of popularity recently. From cartilage in patients, small arteries, skin grafts, and supplemental bladders, this science investigates and develops therapeutic alternatives based on the formulation of platforms where new tissue will be produced. One of the most significant advances may be in the field of three-dimensionally designed cardiovascular tissues, which have shown great promise in replacing damaged structures. Specifically, tissue-engineered vascular grafts (TEVGs) have the potential to replace biological and synthetic grafts. The focus of this work lies in the mechanical characterization of a series of patient-specific in vitro patches based on hybrid 3D printing combined with vascular smooth muscle cell differentiation. More precisely, in the design and execution of characterization tests to understand the behavior of these patches. To do this, a methodology has first been established for the development of inflation tests, allowing for consistent reproducibility and optimal results. With this methodology in place, the initial tests have been conducted. Simultaneously, a series of adjustments and modifications have been made, both to the testing machine and to the methodology itself, in order to replicate the expected results and behaviors according to the theoretical model. Equipment modifications have been carried out using CATIA V5 and 3D printing technology. Finally, after testing all available samples, the obtained data is collected and input into Matlab, a tool that will enable the study and presentation of these results in an easily interpretable manner. In this way, the mathematical expression of the theoretical behavior curve of the patch has been derived, along with the confidence interval, indicating an exponential relationship between the pressure applied to the patch and its deformation.