COMPOZIȚII ȘI PROCEDEU DE OBȚINERE A UNOR HIDROGELURI COMPOZITE PE BAZĂ DE POLIZAHARIDE NATURALE ȘI APLICAREA ACESTORA ÎN PROCESUL DE IMPRIMARE TRIDIMENSIONALĂ

Tehnologia se referă la obținerea unor hidrogeluri bicomponente cu aplicabilitate în procesul de imprimare tridimensională. Hidrogelurile compozite de tip hidrogel-hidrogel obținute sub formă de pastă sunt folosite ulterior ca cerneluri în procesul de manufacturare aditivă, obținându-se mai departe, structuri 3D reticulate recomandate pentru aplicații în medicina regenerativă personalizată (refacerea țesuturilor afectate de boală, intervenții chirurgicale sau repararea defectelor tisulare din naștere).

Tehnologia asigură prepararea în premieră, a unor compoziții de tip hidrogel ce conțin două polizaharide naturale, salecan și alginat, care înlătură dezavantajele formulărilor concepute doar pe bază de alginat și anume, proprietățile reologice și mecanice scăzute. De asemenea, este stabilit și un procedeu de obținere a unor materiale compozite noi și, ulterior, a unor structuri imprimate 3D reticulate cu proprietăți adecvate. Suplimentar, tehnologia se aliniază tendințelor actuale de proiectare și dezvoltare a unor biomateriale obținute din resurse naturale. Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în producerea unor compoziții ce stau la baza obținerii unor paste de printare și a unor structuri 3D reticulate cu caracteristici morfologice și de structură ajustabile, în urma definirii unui raport optim între componenți și a stabilirii procedeului de obținere al unui suport 3D reticulat. 

Tehnologia se referă la dezvoltarea unor paste de printare pe bază de hidrogeluri compozite ce îmbină armonios proprietățile componentelor pentru imprimarea de schele 3D multistratificate, cu formă precisă, reticulate și stabile în mediul fiziologic. În consecință, invenția propusă dezvoltă formulări de tip hidrogelhidrogel, din resurse naturale, utile pentru fabricarea aditivă a unor implanturi versatile bioresorbabile, cu formă predefinită. Invenția descrie obținerea de formulări de printare apoase pe bază de alginat prin introducerea unei alte polizaharide ce deține rol principal de modificator de reologie, rezolvând astfel problema reologiei slabe a alginatului. Această cerneală compozită prezintă un răspuns viscoelastic adecvat pentru imprimarea 3D prin extrudarea materialului: se comportă asemănător unui lichid sub efort de forfecare și ca un solid în repaus, generând cu succes structuri 3D stabile. Raportul între componentele polizaharidice, concentrația și tipul agentului de reticulare, pot fi ajustate prin optimizarea cantităților utilizate în prepararea compoziției inițiale de hidrogel nereticulat, pentru obținerea unor implanturi 3D cu caracteristici morfostructurale adecvate pentru țesutul vizat. Schelele 3D compozite reticulate obținute prezintă stabilitate în timp și degradare variabilă ca urmare a procesului de reticulare ionică și/sau covalentă dar și în funcție de timpul de reticulare, concentrația de reticulant dar mai ales, de compoziția hidrogelului definită inițial. Suplimentar, procesul de fabricare aditivă implică selectarea condițiilor de printare favorabile în vederea producerii unor implanturi 3D multistratificate corespunzătoare, stabile și cu formă bine definită. Aceste materiale nu au fost încă testate pe organisme vii.

• Se obțin materiale compozite sustenabile folosind derivate din resurse naturale;
•  Structura și morfologia hidrogelurilor compozite reticulate pot fi ajustate în funcție de cantitățile inițiale de biopolimeri, concentrația și tipul de agent de reticulare precum și timpul de reticulare, toate acestea având un efect determinant în modelarea proprietăților vizate pentru aplicații specifice;
• Schelele 3D sunt realizate prin procedeul rapid de manufacturare aditivă folosind cantități optime, cu consum redus de material;
• Se asigură fabricarea unor forme 3D cu formă precisă predefinită având posibilitatea extraordinară de generare a unor implanturi tisulare specifice pacientului;
• Matricele biopolimerice rezultate pot fi utilizate pentru doparea și ulterior eliberarea de agenți bioactivi, de exemplu: factori de creștere sau celule stem, medicamente, coloranți, etc.

COMPOZIȚII ȘI PROCEDEU DE OBȚINERE A UNOR HIDROGELURI COMPOZITE PE BAZĂ DE POLIZAHARIDE NATURALE ȘI APLICAREA ACESTORA ÎN PROCESUL DE IMPRIMARE TRIDIMENSIONALĂ. Autori: Raluca Ianchiș, Minodora Maria-Marin, Rebeca Leu Alexa, Cătălina Ioana Gîfu, Claudia Mihaela Ninciuleanu, Elvira Alexandrescu, Cristina Scomoroscenco, Sabina Georgiana Burlacu, Cătălin Ionuț Mihăescu, Cristina Lavinia Nistor, Cristian Petcu, Horia Iovu. Cerere de brevet de invenție OSIM: A2022- 00127/16.03.2022