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Implantes óseos inteligentes

La cooperación entre unos científicos europeos condujo a la generación de implantes nuevos para aplicaciones biomédicas. Llevaron a cabo estrategias innovadoras para fabricar una serie de matrices que sirven de soporte para el crecimiento y la diferenciación celular.
Implantes óseos inteligentes
El aumento de la población de edad avanzada y el incremento global del número de accidentes refuerzan la demanda de implantes ortopédicos. Es necesario utilizar estrategias novedosas para la fabricación de implantes que permitan tratar fracturas óseas o reparar el tejido dañado eficazmente y favorecer la recuperación tras el implante disminuyendo los costes operativos.

El proyecto financiado por la Unión Europea PLASMANANOSMART (Plasma- and electron beam-assisted nanofabrication of two-dimensional (2D) substrates and three-dimensional (3D) scaffolds with artificial cell-instructive niches for vascular and bone implants) se puso en marcha con el fin de investigar nuevos mecanismos de preparación de sustratos bidimensionales o matrices tridimensionales funcionales. El objetivo fue utilizar estas matrices para construir nichos artificiales para el crecimiento celular que fueran adecuados para implantes óseos y cardiovasculares.

Los científicos utilizaron poli-3-hidroxiburitato, policaprolactona y poli-3-hidroxibutirato-co-hidroxivalerato como material de partida y aleaciones metálicas junto con un recubrimiento de hidroxiapatita (HA). Se desarrollaron algunas matrices con diferentes estructuras, morfologías, estequiometría y espesores empleando recubrimientos nanoestructurados. Se visualizaron las estructuras internas de las matrices con rayos X, a partir de lo cual los científicos definieron la composición adecuada para conseguir la resistencia de las matrices pretendida a la biodegradación y corrosión. Los rayos X demostraron ser una herramienta analítica de gran utilidad para visualizar el tamaño y la distribución espacial de las nanopartículas con alta resolución.

Los recubrimientos de fosfato de calcio permitieron una adhesión, proliferación y diferenciación celular muy eficiente. Los compuestos con nanopartículas a base de HA enriquecidas con partículas inorgánicas presentaron propiedades mecánicas y biológicas mejores.

Los científicos utilizaron microscopios ópticos y electrónicos para estudiar la morfología y el crecimiento de células en sustratos de cultivos de tejidos bidimensionales así como en medios tridimensionales más fisiológicos. Para imitar estos últimos y estudiar la interacción de las células con el material de la matriz, utilizaron biorreactores de sistemas cerrados con la introducción continua de ingredientes y la eliminación de productos metabólicos.

Los resultados del estudio fueron transmitidos al público general, centrándose en particular en la importancia de los biomateriales para mejorar la vida cotidiana. La aplicación de las matrices desarrolladas en la producción de implantes óseos permitirá reemplazar los materiales bioinertes y bioactivos, y allanar el camino hacia la explotación de nichos artificiales que sirvan de soporte para el crecimiento y la diferenciación celular.

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Palabras clave

Implante óseo, matriz, PLASMANANOSMART, recubrimiento de hidroxiapatita, nanopartículas
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