El material permite crear implantes personalizados que se degradan gradualmente mientras el hueso se regenera
Investigadores de la ETH Zurich han desarrollado un innovador hidrogel que podría utilizarse en el futuro para fabricar implantes óseos personalizados capaces de favorecer la regeneración natural del hueso. El estudio, publicado recientemente en la revista Advanced Materials, propone una alternativa a los implantes tradicionales metálicos o a los autoinjertos óseos, que a menudo requieren cirugías adicionales.
En la actualidad, cuando una fractura es demasiado grave o se ha extirpado parte del hueso los cirujanos suelen recurrir a implantes hechos con fragmentos del propio hueso del paciente o con materiales rígidos como metal o cerámica. Sin embargo, los autoinjertos implican una segunda cirugía para obtener el tejido, mientras que los implantes metálicos pueden ser demasiado rígidos y llegar a aflojarse con el tiempo.
El nuevo enfoque se basa en imitar el proceso natural de curación del hueso. Según explica Xiao-Hua Quin, profesor de ingeniería de biomateriales en la ETH de Zúrich, en las primeras etapas de la cicatrización el cuerpo forma un material blando que permite la llegada de células reparadoras, nutrientes y células inmunitarias. Con el tiempo, esta estructura blanda se transforma gradualmente en tejido óseo duro.
El hidrogel desarrollado por el equipo reproduce este mecanismo. El material está compuesto por un 97% de agua y un 3% de un polímero biocompatible, y se disuelve progresivamente en el organismo mientras el hueso nuevo se forma. Además, su estructura puede moldearse con gran precisión mediante pulsos láser, lo que permite crear microestructuras que imitan la arquitectura del hueso natural.
Los investigadores lograron imprimir estructuras extremadamente finas, con resoluciones de hasta 500 nanómetros, utilizando una molécula especial que une las cadenas del polímero cuando se expone a la luz. Este método permite fabricar hidrogeles con una velocidad de escritura de hasta 400 milímetros por segundo, un rendimiento que los científicos consideran un récord en este tipo de materiales.
Las estructuras obtenidas reproducen la compleja red interna del hueso, formada por diminutos canales y cavidades. De hecho, incluso un pequeño fragmento de hueso contiene kilómetros de microtúneles microscópicos por los que circulan fluidos y células, una arquitectura esencial para su funcionamiento.
Hasta ahora, el material se ha aprobado únicamente en laboratorio. Los experimentos mostraron que las células formadoras de hueso colonizan rápidamente el hidrogel estructurado y comienzan a producir colágeno, un componente clave del tejido óseo. Además, las pruebas confirmaron que el material es biocompatible y no daña las células.
El equipo de investigación ya ha patentado el material base y planea colaborar con la industria médica para avanzar en su desarrollo. El siguiente paso será realizar estudios en animales junto con el AO Research Institute Davos, con el objetivo de comprobar si el hidrogel favorece la regeneración ósea y restaura la resistencia del hueso en organismos vivos.
Si los resultados son positivos, este tipo de implantes blandos y biodegradables podría ofrecer en el futuro una nueva forma de reparar estructura complejas, reduciendo la necesidad de cirugías adicionales y mejorando la integración del implante con el tejido óseo del paciente.
FUENTE: ConSalud.es
