Repositorio
Institucional

Olate-Moya, Felipe

Multifunctional Electroactive 3D-Printed Scaffolds with Polypyrrole-Based Coatings for Biomedical Applications

WILEY-V C H VERLAG GMBH

MACROMOLECULAR RAPID COMMUNICATIONS

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Several intrinsic electroconductive polymers have been studied for tissue engineering and biomedical applications, as they can mimic the cell microenvironment of some electroactive tissues and have body-sensing capacity. However, these polymers often lack good processability and biocompatibility, complicating the development of appropriate biomaterials or devices such as cell scaffolds and biosensors. To overcome these issues, a two-step method was introduced to coat 3D-printed poly (epsilon-caprolactone) (PCL) scaffolds with intrinsic electroconductive polypyrrole (PPy) and gelatin (GEL). Compared to pure 3D-printed PCL, the coated hybrid scaffolds exhibited 12 orders of magnitude higher electrical conductivity, ionic conduction capacity, rougher topography, and even a 5% higher compressive strength while maintaining the main properties of PCL. The proliferation of human mesenchymal stem cells (hMSCs) was 13% higher in the PPy-coated scaffolds after 14 days, further exhibiting rounded cell morphologies, unlike the flattened shapes seen on the PCL controls. The high conductivity of the scaffolds produced by our two-step methodology further allows their use as electrodes for electromyogram measurement and piezoresistive sensors. Noteworthy, the coated biomaterials can be used as a triboelectric nanogenerator (TENG), achieving an output power density of 4-6 mW m(-)2 under the mechanical contact-separation stimulus. These findings highlight the potential application of our approach for developing multifunctional electroactive PPy-coated PCL biomaterials for tissue engineering, biosensing, piezoresistive sensors, and TENG.Se han estudiado varios polímeros electroconductores intrínsecos para aplicaciones biomédicas y de ingeniería de tejidos, ya que pueden imitar el microambiente celular de algunos tejidos electroactivos y poseen capacidad de detección corporal. Sin embargo, estos polímeros suelen carecer de buena procesabilidad y biocompatibilidad, lo que dificulta el desarrollo de biomateriales o dispositivos adecuados, como andamios celulares y biosensores. Para superar estos problemas, se introdujo un método de dos pasos para recubrir andamios de poli(épsilon-caprolactona) (PCL) impresos en 3D con polipirrol (PPy) y gelatina (GEL) electroconductores intrínsecos. En comparación con el PCL impreso en 3D puro, los andamios híbridos recubiertos mostraron una conductividad eléctrica y una capacidad de conducción iónica 12 órdenes de magnitud mayores, una topografía más rugosa e incluso una resistencia a la compresión un 5 % mayor, manteniendo las propiedades principales del PCL. La proliferación de células madre mesenquimales humanas (hMSC) fue un 13 % mayor en los andamios recubiertos con PPy después de 14 días, exhibiendo además morfologías celulares redondeadas, a diferencia de las formas aplanadas observadas en los controles de PCL. La alta conductividad de los andamios producidos mediante nuestra metodología de dos pasos permite su uso como electrodos para la medición de electromiogramas y sensores piezorresistivos. Cabe destacar que los biomateriales recubiertos pueden utilizarse como nanogenerador triboeléctrico (TENG), alcanzando una densidad de potencia de salida de 4-6 mW m⁻² bajo el estímulo mecánico de contacto-separación. Estos hallazgos resaltan la aplicación potencial de nuestro enfoque para el desarrollo de biomateriales de PCL recubiertos con PPy electroactivos multifuncionales para ingeniería de tejidos, biodetección, sensores piezorresistivos y TENG.

artículo original

3D printing

electroactive biomaterials

tissue engineering

polypyrrole

triboelectric nanogenerator

10.1002/marc.202500246

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POLYCAPROLACTONE

POLYCAPROLACTONE

Biomateriales (Relacionados con implantes médicos, dispositivos y Sensores)

Ingeniería de los Materiales

Ingeniería Médica

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WOS:001525361900001

Multifunctional Electroactive 3D-Printed Scaffolds with Polypyrrole-Based Coatings for Biomedical Applications

artículo original

WILEY-V C H VERLAG GMBH

MACROMOLECULAR RAPID COMMUNICATIONS

Polymer Science

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1022-1336

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ANID under FONDECYT de Postdoctorado [3240135]

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