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Ciencia & Tecnología

Con espumas metálicas biodegradables regenerarían huesos

A partir de aleaciones de magnesio se desarrolla este material para generar una estructura tridimensional que se pueda introducir en la zona del cuerpo donde se haya perdido parte del hueso.

Medellín, 14 de julio de 2020Agencia de Noticias UN-

La búsqueda de implantes biodegradables para regenerar tejido óseo perdido es una línea de investigación de gran interés en medicina. Fotos: archivo Unimedios.

El hueso se repara a sí mismo, pero cuando hay pérdida considerable se necesitan ayudas estructurales para que crezca nuevo tejido.

Materiales biodegradables se desintegran en el cuerpo y se eliminan como desechos, sin que sea necesaria otra cirugía para retirarlos.

Después de una pérdida importante por trauma o cáncer, se buscan estructuras metálicas biodegradables para regeneración ósea.

La estructura de los materiales biodegradables debe promover el crecimiento de nuevo tejido óseo de reemplazo.

El objetivo es facilitar que las células óseas crezcan sobre esa estructura metálica y vayan formando el hueso, después de lo cual esta, por ser biodegradable, se iría desintegrando en el tiempo y no sería necesaria una segunda cirugía para retirarla del cuerpo.

Este proyecto forma parte de los trabajos de investigación que se desarrollan en la Facultad de Minas de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín, entre los cuales figura uno que está en trámite de patente en Estados Unidos.

El profesor Juan Fernando Ramírez, doctor en Ingeniería, y quien ha estado al frente de más de diez de estos proyectos, señala que hace unos ocho años vienen trabajando con espumas metálicas para la regeneración de tejido óseo.

Desde los inicios del proyecto se mantiene una alianza con la profesora Patricia Fernández, de la Universidad Pontificia Bolivariana (UPB), y se trabajó con la estudiante Viviana Posada, de la Maestría en Ingeniería Mecánica de la UNAL Sede Medellín.

Posteriormente se han vinculado otros investigadores, entre ellos el profesor Jean Paul Allain, de la Universidad de Illinois (Estados Unidos); los estudiantes Óscar Acevedo, de la Maestría en Ingeniería Mecánica de la UNAL y David López y Juan Pablo Molina, de maestría de la UPB; y los profesores Robinson Buitrago y Juan Felipe Santa, del Instituto Tecnológico Metropolitano (ITM).

En el trabajo de maestría de Viviana Posada se realizaron pruebas preliminares para obtener espumas metálicas biodegradables con base en magnesio (Mg) y otras pruebas iniciales para su modificación superficial, obteniendo resultados promisorios en mejoramiento de la resistencia a la corrosión y la bioactividad.

Dichos resultados demostraron que la modificación superficial ayuda a mejorar la resistencia a la corrosión y el comportamiento bioactivo del magnesio, lo que indica una importante aproximación a la aplicación real de los metales biodegradables.

Primeros prototipos

Por otra parte, algunos estudios mostraron la influencia de la geometría de los materiales porosos en el control del crecimiento de nuevos tejidos, por lo que además de trabajar geometrías de poros aleatorios, se fabricaron los primeros prototipos de espumas ordenadas en aluminio.

En una nueva etapa del proyecto se planteó que el material de la aleación y el diseño del material poroso influyen en la calidad y el comportamiento biológico del nuevo hueso. Por ello, se debe considerar la interfaz dinámica de las espumas basadas en magnesio, para crear materiales con suficiente resistencia a la corrosión y biocompatibilidad durante la cicatrización del tejido.

Además se deberá modificar la superficie de estas estructuras para evitar la infiltración de agua en el material, estimar la influencia en la velocidad de degradación del metal y mejorar la adhesión celular con el aumento en la rugosidad.

En últimas, este proceso busca obtener materiales biomiméticos y biodegradables, cuya estructura promueva el crecimiento de nuevo tejido óseo de reemplazo.

Hoy, en la línea de investigación del trabajo de doctorado de Viviana Posada, se están haciendo pruebas de implantes de estructuras metálicas biodegradables en ratas, para evaluar las respuestas obtenidas.

La idea es utilizar dichas estructuras en procesos de regeneración ósea después de una pérdida importante de hueso por causa de un trauma o una gran extirpación de tejido óseo por una cirugía de cáncer, por ejemplo.

Ayudas estructurales

El hueso es el segundo tejido más trasplantado del cuerpo humano y tiene la capacidad de repararse a sí mismo. Sin embargo, cuando hay una pérdida considerable, se requieren ayudas estructurales para posibilitar el crecimiento de nuevo tejido.

El uso de biomateriales celulares para fabricar bioimplantes óseos aumentó gracias a sus excelentes propiedades mecánicas y físicas; el biomaterial indicado debe proveer adecuada fijación mecánica, degradación y reemplazo por nuevo tejido.

Los implantes porosos permiten fabricar materiales livianos, disminuyen la respuesta inflamatoria, son osteoconductivos y presentan ventajas en adherencia de las células, lo que estimula el crecimiento de tejido, según el grupo de investigación.

Estudios determinaron que la geometría de los bioimplantes óseos puede direccionar la formación del nuevo hueso, por lo que se propuso fabricar espumas metálicas de magnesio con geometrías prediseñadas, para controlar las formas, los arreglos y tamaños de muestras, mediante manipulación y medición de parámetros como rugosidad, densidad, distribución e interconectividad del poro.

(Por: fin/OLML/MLA/LOF
)
N.° 687

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