La impresión 4D representa un avance significativo sobre la impresión 3D, introduciendo la capacidad de producir componentes que pueden cambiar su forma de manera controlada a lo largo del tiempo. Esto permite la creación de actuadores, estructuras y mecanismos «inteligentes» con aplicaciones potenciales en sectores críticos como la salud, la robótica y la arquitectura, entre otros [1], [2]. La habilidad para imprimir materiales sensibles a estímulos, incluyendo polímeros, metales y cerámicos, hace posible la creación de actuadores mecánicamente activos que responden de manera controlada a cambios en temperatura, voltaje, luz y humedad [3]. La biodegradación, uno de los estímulos bajo estudio, tiene el potencial de revolucionar aplicaciones médicas mediante el desarrollo de dispositivos que evolucionan con los procesos de sanación y crecimiento del paciente.
En el marco del proyecto europeo BIOMET4D [4], se explora el uso de combinaciones de polímeros para prototipar rápidamente estructuras complejas activadas por biodegradación, demostrando la viabilidad de actuadores que cambian de forma. Se utilizan tecnologías de impresión como el modelado por deposición fundida (FDM) o la fabricación de filamento fundido (FFF) con poli (etileno tereftalato) (PETG) y alcohol polivinílico (PVA). Estos materiales poliméricos, con diferentes tasas de biodegradación, permiten el desarrollo de estructuras complejas capaces de transformaciones morfológicas controladas por biodegradación. Esta primera combinación de polímeros ilustra conceptos que se extenderán en el futuro a metales biodegradables, emergiendo como candidatos ideales para la fabricación de dispositivos médicos personalizados debido a sus propiedades biocompatibles y biodegradables.
El objetivo del proyecto BIOMET4D es la adaptación y refinamiento de estos mecanismos poliméricos para el diseño de dispositivos médicos para procedimientos reconstructivos que requieren soluciones altamente personalizadas y adaptativas que la impresión 4D puede ofrecer. Mediante el diseño inteligente y la funcionalización de estos materiales, se busca desarrollar actuadores y estructuras que no solo se ajusten a necesidades biomédicas específicas, sino que también se degraden de manera controlada, minimizando la necesidad de intervenciones quirúrgicas adicionales y promoviendo la restauración de tejidos [5]. Esta investigación se apoya en la sinergia entre el diseño potenciado por inteligencia artificial (IA), utilizando herramientas como ChatGPT y DALL-E [6], y la impresión 4D. Estas tecnologías de IA facilitan el proceso de diseño, permitiendo la iteración rápida y la visualización de prototipos de mecanismos y dispositivos médicos antes de su fabricación. El enfoque integrado del proyecto BIOMET4D, combinando diseño asistido por IA, impresión 4D con polímeros biodegradables y la transición a aleaciones médicas de altas prestaciones, promete avanzar en el desarrollo de dispositivos médicos personalizados para abordar desafíos complejos en medicina regenerativa y reconstructiva.
