Archivo - Hueso roto - KIMCHEE CASERO/ ISTOCK - Archivo
MADRID, 26 Dic. (EUROPA PRESS) -
En una colaboración conjunta, expertos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Corea, de la Universidad Jung Seung Lee Sungkyunkwan (ambas el Corea del Sur) y del Instituto de Tecnología de Massachusetts (Estados Unidos) han desarrollado una herramienta, fabricada con una pistola de pegamento modificada, que permite imprimir injertos óseos en 3D directamente sobre fracturas y defectos durante la cirugía.
La herramienta, descrita en la revista 'Device de Cell Press', se ha probado en conejos para crear rápidamente implantes óseos complejos sin necesidad de prefabricarlos. Además, el equipo optimizó los injertos impresos en 3D para lograr una alta flexibilidad estructural, la liberación de antibióticos antiinflamatorios y la promoción del recrecimiento óseo natural en el sitio del injerto.
UN SALTO TECNOLÓGICO EN EL QUIRÓFANO
Históricamente, los implantes óseos se han fabricado con metal, hueso de donante o, más recientemente, con material impreso en 3D. Sin embargo, en casos de fracturas óseas irregulares, estos implantes deben diseñarse y fabricarse antes de la cirugía para permitir un ajuste adecuado.
"Nuestra tecnología propuesta ofrece un enfoque innovador al desarrollar un sistema de impresión in situ que permite la fabricación y aplicación en tiempo real de un andamio directamente en el sitio quirúrgico", apunta Jung Seung Lee, coautor y profesor asociado de ingeniería biomédica en la Universidad de Sungkyunkwan. "Esto permite una correspondencia anatómica de alta precisión incluso en defectos irregulares o complejos, sin necesidad de preparación preoperatoria como la toma de imágenes, el modelado y el recorte".
El material que se introduce en la pistola de pegamento es un filamento compuesto por dos componentes principales: hidroxiapatita (HA), una característica del hueso natural que promueve la cicatrización, y policaprolactona (PCL), un termoplástico biocompatible. La PCL puede licuarse a temperaturas de hasta 60°C, lo que, al aplicarse con una pistola de pegamento termomodificada, es lo suficientemente frío como para evitar daños tisulares durante la aplicación quirúrgica, a la vez que se adapta a las ranuras irregulares del hueso fracturado.
MATERIALES INTELIGENTES QUE SE ADAPTAN AL HUESO
Al ajustar la proporción de HA y PCL dentro del filamento, el equipo puede personalizar la dureza y la resistencia de los injertos para adaptarlos a diferentes necesidades anatómicas.
"Gracias a su diseño compacto y su operación manual, el cirujano puede ajustar la dirección, el ángulo y la profundidad de la impresión en tiempo real durante el procedimiento", apunta Lee. "Además, demostramos que este proceso se completa en cuestión de minutos. Esto supone una ventaja significativa en cuanto a la reducción del tiempo operatorio y la mejora de la eficiencia del procedimiento en condiciones quirúrgicas reales".
Dado que las infecciones son una preocupación frecuente con los implantes quirúrgicos, los investigadores incorporaron vancomicina y gentamicina, dos compuestos antibacterianos, al filamento. Tanto en cultivo en placa de Petri como en medio líquido, el andamio del filamento inhibió con éxito el crecimiento de E. coli y S. aureas, dos bacterias comunes propensas a causar infecciones posoperatorias. Gracias a las propiedades físicas del HA y el PCL dentro del filamento, los fármacos se liberan lentamente y pueden difundirse directamente en la zona quirúrgica durante varias semanas.
"Este enfoque de administración localizada ofrece ventajas clínicas significativas sobre la administración sistémica de antibióticos al reducir potencialmente los efectos secundarios y limitar el desarrollo de resistencia a los antibióticos, al mismo tiempo que protege eficazmente contra la infección posoperatoria", acuña Lee.
RESULTADOS PROMETEDORES EN ANIMALES
Como prueba de concepto, el dispositivo se probó en fracturas femorales graves en conejos. A las 12 semanas de la cirugía, el equipo no detectó signos de infección ni necrosis y obtuvo una mayor regeneración ósea en comparación con los conejos injertados con cemento óseo, un compuesto sellador comúnmente utilizado para tratar defectos óseos.
"El andamio fue diseñado no solo para integrarse biológicamente con el tejido óseo circundante, sino también para degradarse gradualmente con el tiempo y ser reemplazado por hueso recién formado", apunta Lee. "Los resultados mostraron que el grupo de impresión obtuvo mejores resultados en parámetros estructurales clave como la superficie ósea, el grosor cortical y el momento polar de inercia, lo que sugiere una consolidación e integración óseas más efectivas".
El próximo objetivo del equipo es optimizar aún más el potencial antibacteriano del andamio y preparar el procedimiento para ensayos en humanos.
"La adopción clínica requerirá procesos de fabricación estandarizados, protocolos de esterilización validados y estudios preclínicos en modelos animales grandes para cumplir con los estándares de aprobación regulatoria", concluye Lee. "Si estos pasos se logran con éxito, prevemos que este enfoque se convertirá en una solución práctica e inmediata para la reparación ósea directamente en el quirófano".
