Evaluación de métodos de fabricación de biomateriales mediante impresión 3D para prótesis valvulares en el tratamiento de la estenosis aórtica en Guatemala

Abstract

La estenosis aórtica (EA) es una afección cardiaca que limita el flujo sanguíneo desde el ventrículo izquierdo hacia la aorta por el estrechamiento de la válvula aórtica. Para el tratamiento se incluyen desde cambios en el estilo de vida hasta la cirugía. Actualmente, están disponibles los procedimientos poco invasivos como Transcatheter Aortic Valve Implantation (TAVI)/ Transcatheter Aortic Valve Replacement (TAVR) los cuales han sustituido la cirugía a corazón abierto y demuestran ser efectivos en pacientes de alto riesgo. Este procedimiento comenzó a utilizarse en Guatemala en 2020, con válvulas biológicas ACURATE NEO 2, fabricadas con pericardio porcino y nitinol. Sin embargo, a pesar de mostrar buenos resultados, el acceso al procedimiento es limitado, por depender de proveedores internacionales y altos costos. Se tiene como objetivo evaluar los métodos de fabricación de biomateriales mediante impresión 3D como alternativa para el tratamiento de estenosis aórtica en Guatemala. Se tienen 4 fases principales: síntesis de quitosono a partir de la quitina comercial, diseño del modelo 3D de válvula aórtica, impresión del modelo 3D y caracterización de los materiales con ensayo de biocompatibilidad y preubas mecánicas de compresión y tensión. Los resultados mostraron que el ácido poliláctico (PLA) es altamente biocompatible mientras que el poliuretano termoplástico (TPU) y quitosano son moderadamente citotóxicos. Mientras que en términos de propiedades mécanicas el TPU es el material con características rígidas y elásticas, acercándose más a las propiedades naturales de una válvula aórtica. Esto establece bases para biomateriales al diseño valvular cardíaco.

Aortic stenosis (AS) is a cardiac condition that limits blood flow from the left ventricle to the aorta due to the narrowing of the aortic valve. Treatment options range from lifestyle modifications to surgery. Currently, minimally invasive procedures such as Transcatheter Aortic Valve Implantation (TAVI) or Transcatheter Aortic Valve Replacement (TAVR) have replaced open-heart surgery and have proven to be effective in high-risk patients. This procedure began to be used in Guatemala in 2020, employing ACURATE NEO 2 biological valves made from porcine pericardium and nitinol. However, despite showing good outcomes, access to the procedure remains limited due to dependence on international suppliers and high costs. The objective of this study is to evaluate fabrication methods for biomaterials through 3D printing as an alternative treatment for aortic stenosis in Guatemala. The project consists of four main phases: synthesis of chitosan from commercial chitin, 3D modeling of the aortic valve, 3D printing of the model, and material characterization through biocompatibility assays and preliminary mechanical compression and tensile tests. The results showed that polylactic acid (PLA) exhibited high biocompatibility, while thermoplastic polyurethane (TPU) and chitosan were moderately cytotoxic. In terms of mechanical properties, TPU demonstrated rigid and elastic characteristics, most closely resembling the natural properties of an aortic valve. This establishes a foundation for biomaterials in cardiac valve desig