UNA HERRAMIENTA CREADA A PARTIR DE UNA PISTOLA DE PEGAMENTO MODIFICADA ahora permite reparar huesos rotos en cirugía al imprimir injertos en 3D directamente sobre ellos, según un equipo de investigadores.
Tradicionalmente los implantes óseos se han fabricado con metal, hueso de donante y, más recientemente, con material impreso en 3D. Sin embargo, en fracturas óseas irregulares, los implantes deben diseñarse y producirse antes de la cirugía para garantizar un ajuste adecuado, explican los científicos.
La nueva herramienta, probada en conejos, fue desarrollada para generar implantes óseos complejos de forma inmediata, sin necesidad de fabricación previa. El equipo también perfeccionó los injertos impresos en 3D para dotarlos de alta flexibilidad estructural, capacidad de liberar antibióticos antiinflamatorios y favorecer el recrecimiento natural del hueso en el sitio del injerto.
“Nuestra tecnología propuesta ofrece un enfoque distintivo al desarrollar un sistema de impresión in situ (en el sitio) que permite la fabricación y aplicación en tiempo real de un andamio directamente en el sitio quirúrgico”, explicó en un comunicado el autor del estudio e ingeniero biomédico, Jung Seung Lee, de la Universidad Biomédica Sungkyunkwan, Corea del Sur.
Esto permite una correspondencia anatómica altamente precisa incluso en defectos irregulares o complejos, sin necesidad de preparación preoperatoria, como procesos de toma de imágenes, modelado y recorte.
El material que se introduce en la pistola de pegamento es un filamento hecho de dos componentes principales: un componente del hueso natural, conocido por promover la curación, llamado hidroxiapatita (HA), y un termoplástico biocompatible de nombre policaprolactona (PCL).
El PCL puede licuarse a temperaturas tan bajas como 60 °C, lo que, cuando se aplica con una pistola de pegamento modificada por calor, es lo suficientemente frío para evitar daños en los tejidos durante la aplicación quirúrgica y, al mismo tiempo, puede adaptarse a las ranuras irregulares del hueso fracturado, según el equipo.
Al ajustar la proporción de HA y PCL dentro del filamento, los investigadores pueden personalizar la dureza y la resistencia de los injertos para adaptarse a las diferentes necesidades del cuerpo.
“Debido a que el dispositivo es compacto y se opera manualmente, el cirujano puede ajustar la dirección, el ángulo y la profundidad de impresión durante el procedimiento en tiempo real”,apuntó Lee.
Además, demostramos que este proceso puede completarse en cuestión de minutos, agregó. Esto supone una ventaja significativa en términos de reducción del tiempo operatorio y mejora de la eficiencia del procedimiento en condiciones quirúrgicas reales. Como la infección es una preocupación común con los implantes quirúrgicos, los investigadores incorporaron vancomicina y gentamicina, dos compuestos antibacterianos, en el filamento.
Tanto en cultivos en placas de Petri sólidas como en soluciones líquidas, el armazón de filamentos previno con éxito el crecimiento de E. coli y S. aureus, dos bacterias comunes propensas a causar infecciones después de la cirugía. Las propiedades físicas de HA y PCL en el filamento permiten que los medicamentos se liberen lentamente y se difundan directamente en el sitio quirúrgico durante varias semanas.
“Este método de administración localizada ofrece importantes ventajas clínicas frente a la administración sistémica de antibióticos, ya que reduce potencialmente los efectos secundarios y limita el desarrollo de resistencia a los antibióticos, a la vez que protege eficazmente contra la infección posoperatoria”, afirmó Lee.
Como prueba de concepto, el dispositivo se probó en conejos con fracturas femorales graves. Unas 12 semanas después de la cirugía, el equipo no detectó signos de infección ni lesión en el tejido corporal y obtuvo una mayor regeneración ósea en comparación con los conejos injertados con cemento óseo, 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”, dijo Lee.
Los resultados mostraron que el grupo de impresión exhibió resultados superiores en parámetros estructurales clave como el área de superficie ósea, el grosor cortical y el momento polar de inercia, lo que sugiere una consolidación e integración ósea más efectivas.
Los investigadores planean 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”, señaló 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. N
(Con información de Hannah Millington / Newsweek Internacional)
