Los investigadores quieren que la impresión de sal sea comercializable

Las científicas de materiales Nicole Kleger y Simona Fehlmann han desarrollado un proceso de impresión 3D para crear plantillas de sal que pueden rellenar con otros materiales. Un área de aplicación es la creación de componentes metálicos ligeros altamente porosos. Los dos Pioneer Fellows ahora están tratando de transferir este proceso a la industria.

No hace mucho tiempo, los investigadores de materiales dieron un golpe: usaron una impresora 3D para crear un marco de sal, que luego llenaron con magnesio líquido. Una vez que el metal liviano se enfrió y endureció, los investigadores filtraron la estructura de sal, lo que resultó en un objeto hecho de magnesio altamente poroso que sería adecuado, por ejemplo, como un implante óseo biodegradable.

Tecnología original mejorada con éxito

Ahora, la autora principal de ese estudio, Nicole Kleger, y su ex alumna de maestría, Simona Fehlmann, han publicado otro artículo en la revista. Materiales avanzados. En él, informan que, junto con un equipo interdisciplinario, han refinado y modificado su proceso para producir andamios de sal más complejos con poros aún más finos.

En lugar de usar una impresora basada en extrusión que imprime finos filamentos de pasta de sal en un patrón similar a una cuadrícula desde una boquilla fina, los investigadores dirigidos por Kleger y Fehlmann usaron un dispositivo de estereolitografía y una tinta basada en partículas de sal.

Al mezclar la tinta con monómeros adecuados, los científicos la hicieron sensible a la luz. Esto significa que, una vez expuestos a la luz, los monómeros se combinan para formar polímeros duros durante el proceso. Esto hace posible construir estructuras complejas capa por capa. El marco de sal creado de esta manera sirve luego como molde, o plantilla negativa, para ser rellenado con otro material.

En el siguiente paso de este proceso novedoso, los científicos de materiales luego llenaron las estructuras prefabricadas no solo con magnesio sino también con aluminio, plástico o en su lugar las envolvieron con material compuesto de carbono. Su nueva técnica permite a los investigadores producir objetos mucho más complejos y también reducir el tamaño de los poros de 0,5 milímetros a 0,1 milímetros.

De la investigación básica a la práctica

Este trabajo pretende ir más allá de ser puramente académico. Kleger y Fehlmann comenzaron una Beca Pionera a principios de julio. Tienen un año para demostrar si es posible comercializar la tecnología.

«Queremos saber si el proceso puede pasar la prueba del uso en el mundo real», dice Kleger. Su socio comercial está igualmente interesado en asegurarse de que los resultados del laboratorio no se acumulen simplemente polvo en un cajón. «Es importante para mí tener siempre una aplicación en mente, ya que eso me mantiene motivado», dice Fehlmann.

Para uso en mandíbulas y en el espacio

Los dos investigadores ya tienen varias ideas específicas para comercializar su proceso. Una posible aplicación son los implantes de mandíbula.

«Si uno pierde un diente, la mandíbula debajo se desintegra muy rápidamente», explica Kleger. Antes de que se pueda insertar un implante dental, primero se debe reconstruir el hueso. Actualmente, los cirujanos hacen esto usando material óseo de la cadera, pero eso requiere un segundo sitio quirúrgico.

Alternativamente, podrían optar por implantes óseos personalizados hechos de aleaciones de magnesio, a los que pueden migrar las células formadoras de hueso y que se degradarán con el tiempo. Kleger y Fehlmann podrían usar su proceso para producir precisamente este tipo de implante.

Una idea que apunta en una dirección similar es producir andamios tridimensionales para cultivos celulares. Las células no se comportan de la misma manera en el espacio 3D que en un plano 2D, como una placa de Petri de laboratorio estándar. Con esto en mente, los investigadores se han puesto en contacto con científicos que trabajan con estos cultivos celulares en el laboratorio. Todavía no está claro si estos científicos preferirían producir esos andamios ellos mismos utilizando el proceso de Kleger y Fehlmann, o si optarían por comprar los andamios listos para usar.

Los dos jóvenes emprendedores ven otra posible aplicación en los viajes espaciales. «En las misiones espaciales, el peso es dinero», dice Kleger. Debido a que cada gramo cuenta, los componentes de metal ligero fabricados mediante su proceso serían ideales para su uso en naves espaciales o cohetes.

Personalización, no producción en masa

Sin embargo, una cosa ya está clara para estos dos Pioneer Fellows: sus productos no serán artículos baratos producidos en masa, sino productos personalizados en masa relativamente caros. Esto se debe a que el proceso de fabricación es bastante lento y no permite producir lotes muy grandes en poco tiempo. «No nos vamos a posicionar en el mercado masivo», dice Fehlmann.

Todavía tienen que tomar una decisión final con respecto a su modelo de negocio. «Actualmente estamos analizando el mercado para averiguar quiénes son nuestros clientes potenciales y qué es lo que realmente necesitan», explica Kleger. Ya han tenido innumerables conversaciones con dentistas y biólogos celulares, y también con empresas que fabrican equipos de impresión.

Empinada curva de aprendizaje en los negocios

«Lo que estamos haciendo ahora es muy diferente a mi proyecto de doctorado en algunas áreas, y la curva de aprendizaje es correspondientemente empinada», dice Kleger con una sonrisa.

Fehlmann agrega: «Estamos recibiendo muchos aportes nuevos y tenemos que abordar las cosas de manera diferente a como lo hacemos en la investigación. Eso es enriquecedor y emocionante».

Las dos mujeres también están recibiendo ayuda inicial del profesor ETH André Studart, en cuyo Grupo de Materiales Complejos realizaron su investigación. Entre las cosas que les proporcionará el próximo año se encuentran un lugar de trabajo de laboratorio y equipo de impresión. «Estamos encantados de poder seguir trabajando aquí por un tiempo», dice Kleger.

Además, estarán en condiciones de beneficiarse de la experiencia de otros fundadores de empresas emergentes del grupo Studart. «Estamos en estrecho contacto con las cuatro empresas que han surgido del grupo hasta ahora», dice Kleger.

También se les ocurrió un nombre para su puesta en marcha: «Sallea», un acrónimo de «lixiviación de sal». Entonces, el proceso que quieren llevar al mercado le ha dado su nombre a la joven empresa. En algún momento, solicitarán la etiqueta de «escisión de ETH». Pero por ahora, todavía queda mucho trabajo de desarrollo por hacer, y luego los dos Pioneer Fellows verán si su exitoso trabajo de investigación se convierte en una empresa rentable.