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ACTIVIDAD DE LA PLATAFORMA DE IMPRESIÓN 3D – FAB3D EN LA SITUACIÓN ACTUAL DE CRISIS SANITARIA POR COVID-19

Como consecuencia de la gran demanda de material médico de protección que ha provocado una ruptura en la cadena de abastecimiento, el uso de la impresión 3D para fabricar dichos elementos de protección se ha convertido en una alternativa rápida y eficaz para paliar esta situación. Además, la impresión 3D permite la fabricación a medida y ágil de nuevas piezas.

En la situación actual donde hay carencia de ciertos equipos (por ejemplo, respiradores) se están desarrollado dispositivos alternativos para ser utilizados en un entorno clínico que requieren el desarrollo de elementos no disponibles comercialmente tales como conectores o adaptadores. En este sentido, la impresión 3D puede permitir, hasta que se pueda fabricar a mayor escala, dar una respuesta rápida fabricando los elementos necesarios. En el caso, de la máscara de buceo facial easybreath, se está validando la posibilidad de utilizarla como sistema de ventilación a presión positiva no invasiva. Sin embargo, su uso requiere de elementos de conexión entre la máscara easybreath con una entrada y una salida con válvula PEEP para mantener la presión en el interior de la máscara.

La fabricación y distribución de EPIs se podría estructurar en tres niveles de complejidad:

- En el primer nivel, el de los equipos de impresión domésticos, hemos derivado las ofertas de aquellos usuarios ('makers' en nuestra jerga) sensibilizados con la falta de EPIs para el personal sanitario, de seguridad y asistencial, a la ONG Ayudame3D (ayudame3d.org) que se encarga de coordinar los EPIs producidos y la logística de recogida y entrega en hospitales. No tenemos control sobre si estos EPIs están homologados o no.

- En el segundo nivel, en el que nos encontramos los laboratorios del CSIC involucrados en esta aventura Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros (ICTP); Instituto de Estructura de la Material (IEM), Investigaciones Metalúrgicas (CENIM); Cerámica y Vidrio (ICV) y Museo de Ciencias Naturales (MNCN), contamos con las 16 impresoras de nuestros laboratorios funcionando. Nos hemos centrado en pantallas de protección individual fabricadas de acuerdo con el modelo en uso en los servicios de salud del País Vasco y validado por el H. U. Gregorio Marañón para su uso en la comunidad de Madrid. Este diseño nos fue proporcionado por la empresa DOMOTEK.

- En el tercer nivel están las empresas que forman parte de la plataforma y que tienen capacidad de producción industrial. Entre las 17 empresas que constituyen FAB3D, están involucradas muy activamente en la fabricación de EPIs: EDDM, Addimen-Gonvarri, DOMOTEK y AIRBUS.

La actividad realizada dentro de la PTI FAB3D dentro de la crisis de salud generada por la epidemia del nuevo virus de la familia Coronaviridae, denominado SARS-CoV-2, causante de la enfermedad denominada por consenso internacional COVID-19, se ha centrado desde el comienzo de nuestra actividad el pasado 26 de marzo de 2020 en tres actividades principales:

- Fabricación de pantallas de protección individual - Fabricación de válvulas de conexión para respiradores

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- Fabricación de hisopos para detección de material genético del SARS-CoV-2 mediante la técnica de PCR

Las peticiones se recogen a través de la web de la plataforma (https://pti-fab3d.csic.es/index.html), donde hay un link 'Contacta con Nosotros', o a través de las redes sociales (Facebook, Tweeter, etc) de nuestras instituciones. Una vez distribuidos los encargos entre los participantes de la iniciativa, se recogen en las distintas direcciones por medio del servicio de paquetería de May Courier que acordó CENIM para agruparlas en el ICTP. Desde allí, el servicio de mensajería de Oficialía Mayor del CSIC los distribuye a los hospitales de destino.

FABRICACIÓN DE PANTALLAS DE PROTECCIÓN INDIVIDUAL

En la actividad que ha venido desarrollando la PTI FAB3D en la fabricación de pantallas de protección compuestas por una diadema impresa en 3D que se fabrica en ácido poliláctico o poliácido láctico (PLA); un polímero biocompatible con propiedades semejantes a las del tereftalato de polietileno (PET) que se utiliza para hacer envases, pero que además es biodegradable. La pantalla de protección en si se fabrica en PVC transparente de 200 micras de espesor. El montaje se realiza colocando la lámina de PVC cortada con dimensiones Din A4 (aproximadamente 29x21 cm), perforada con un perforador standard a la distancia apropiada, sobre la diadema impresa en PLA. Se deben realizar 4 perforaciones. No requiere pegado.

Vistas de una pantalla de protección individual

El diseño utilizado evita el uso de gomas y materiales porosos tipos goma EVA que son difíciles de limpiar. En este sentido, la limpieza de las pantallas realizada a la entrega en el centro hospitalario se realiza con una disolución de hipoclorito de sodio (lejía). Además, junto con las pantallas de protección de cada entrega se adjunta una ficha técnica con los parámetros de fabricación y las directrices de limpieza y mantenimiento.

Un total de 16 impresoras y mas de 15 ‘makers’ y voluntarios de grupos del ICTP, CENIM, IEM, MNCN e ICV han permitido cumplir con la entrega desde el pasado 26 de marzo de un total de 943 pantallas de protección individual en los siguientes hospitales y centros de salud, con ayuda en el reparto por parte de Protección Civil Daganzo:

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- H. 12 Octubre - H. PARAPLEJICOS TOLEDO - H. CLINICO SAN CARLOS - H. Gregorio Marañón - H. Infanta Leonor - H. Alcalá de Henares - H. Univ Torrejón - H. de Parla - Hospital de Cuidados Paliativos y

Residencia de Mayores Laguna - Residencia Ancianos Talamanca de

Tajuña - Centro de Salud en Coslada 1 - Centro de Salud Coslada 2 - Centro Salud Lavapies - Centro Salud Justicia - Centro Salud Somosaguas - Centro de salud San Juan de la Cruz - Centro de Salud El Pardo - Centro de Salud Casa de Campo. - Centro de Salud Isla de Oza - Centro Discapacitados-Hogar Don

Orione

Dos enfermeras del hospital La Paz usando las máscaras fabricadas en CSIC

Desde que se empezaron a distribuir las pantallas, han sido muchas las muestras de agradecimiento que hemos recibido y que queremos extender a todos los que dentro de la institución nos han apoyado y ayudado a llevar esto a cabo.

Dos enfermeras del Hospital de Cuidados

Paliativos y Residencia de Mayores Laguna usando las máscaras fabricadas en CSIC

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MÁSCARAS DE BUCEO TRANSFORMADAS EN RESPIRADORES

En los últimos días, hemos podido leer en la prensa y seguir por las redes sociales, una iniciativa que surgió en Italia para adaptar la famosa máscara de buceo Easybreath de la marca francesa Decathlon como un respirador de emergencia. El dispositivo Easybreath fue diseñado para bucear y cubre toda la cara al tiempo que incorpora un tubo para poder respirar. En Italia, los médicos transformaron estas máscaras de buceo en respiradores gracias a una válvula impresa en 3D. De hecho, 500 pacientes italianos ya la han recibido. Sin embargo, la modificación de esta válvula no es una tarea sencilla ya que podría tener serias consecuencias en su funcionamiento y su flujo de aire, y por tanto, requiere de una validación previa por parte de los hospitales.

Actualmente, en el ICTP (Juan Rodríguez Hernández) está trabajando con el HGU Gregorio Marañón para validar un prototipo fabricado por estereolitografia (SLA) con distintas resinas fotopolimerizables y por FDM con polímeros de grado médico. De momento, la estereolitografía parece el idóneo aunque se sigue explorando FDM por el mayor número de usuarios de esta tecnología que podrían aportar un mayor número de válvulas. La estereolitografía es un proceso de fabricación por adición que emplea resina que cura mediante luz ultravioleta en un tanque, y un láser ultravioleta para construir los objetos. Los objetos tridimensionales son obtenidos mediante la adición de finas capas, impresas una encima de otra. Cada capa es una sección transversal del objeto que el láser traza en la superficie de la resina, que es el material consumible. La resina líquida cura y se solidifica mediante la exposición al láser de luz ultravioleta, quedando así la capa recién solidificada pegada a la capa previa que existía debajo de ella.

Prototipo de válvula de adaptación fabricada por SLA en el ICTP

El FabLab del HGU Gregorio Marañón nos ha facilitado el diseño. Se están fabricando en dos tipos de resinas distintos. Por un lado, la resina Dental LT Clear Biocompatible Clase IIa Formlabs y por otro lado la resina Tough que proporciona piezas con excelentes propiedades mecánicas ambas suministradas por la empresa Domotek. La primera de las resinas elegidas es de uso

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común entre los profesionales de la odontología digital por su alta resistencia a la fractura y al desgaste, lo cual las hace idóneas para uso cómo férulas, retenedores y otros dispositivos ortodónticos de impresión directa. La segunda, permite ampliar el rango de uso a piezas que necesiten una mayor resistencia mecánica. Estamos optimizando los tiempos y temperaturas de curado, así como los lavados de las piezas para conseguir un protocolo que permita asegurar que la resina está completamente polimerizada y no suelta volátiles.

En cuanto al uso de FDM con materiales biocompatibles, hay que mencionar que el diseño de la pieza se ha tenido que modificar para hacer mas resistente la pestaña que conecta la pieza con la mascara. Así mañana se recogen en el ICTP un lote de muestras (foto) con distintas piezas y materiales para su validación.

Lote de piezas impresas en SLA y FDM en distintos materiales para su evaluación en el

Hospital Gregorio Marañón

HISOPOS (TORUNDAS) – MODELO UTILIZADO EN LA PLATAFORMA FAB3D

El diagnóstico microbiológico del COVID-19 se ha basado hasta ahora en todo el mundo, en la detección del material genético (ARN) viral del SARS-CoV-2 mediante técnicas de PCR, en muestras respiratorias de pacientes con síntomas compatibles. La PCR es una técnica muy sensible y específica, que se realiza en los laboratorios de microbiología para el diagnóstico de diversas enfermedades infecciosas. Por estos motivos, actualmente la PCR es la técnica diagnóstica de referencia.

Según los datos recopilados en las últimas semanas, los hospitales y centros sanitarios españoles están realizando más de 15.000 PCR al día. La realización de un número tan elevado de determinaciones conlleva la necesidad de suministrar de manera continuada no sólo los kits de PCR, sino otros muchos materiales necesarios como torundas y medios de transporte para la toma de muestras, soluciones de inactivación, reactivos de extracción y diferentes tipos de material plástico.

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En este sentido, a través de Juan Rodríguez, investigador del ICTP-CSIC, se ha consolidado la fabricación por impresión 3D de un modelo de hisopo (también conocidas como torundas) que ha sido validado por el Hospital de Valdecilla (Santander).1 El modelo validado por el Hospital de Valdecilla se ha fabricado según el modelo obtenido de la USF2, utilizando la impresora de estereolitografia FORMLABS y la resina biocompatible SURGICAL GUIDE.3 Esta resina es biocompatible Clase I y cumple con la EN-ISO 10993-1:2009/AC:2010, USP Class VI.

Las piezas modelo fabricadas en PTI FAB3D han sido fabricadas enteramente en resina TOUGH, limpiadas en isopropanol y post-curadas siguiendo el protocolo indicado por Formlabs4. Esta resina no es la aconsejable para su uso médico, pero permite comprobar la geometría. Estamos intentando conseguir la resina adecuada.

1 Noticia Hospital de Valdecilla: https://www.20minutos.es/noticia/4221770/0/cantabria-puede-producir-hasta-3-000-hisopos-al-dia-para-realizar-pruebas-de-deteccion-del-covid-19/ 2 https://usf.app.box.com/s/wxmlj0r66vp8bzei6o7sur1kq1jr8o1i/folder/109675748750 3 https://support.formlabs.com/s/article/Using-Dental-SG-Resin?language=en_US 4 https://formlabs.com/store/tough-resin/

Modelo: USF Roundnose 70 mm breakpoint v1