Crean huesos artificiales impresos en 3D para reparar fracturas

Autoinjertos de hueso, matrices desmineralizadas, productos con fosfato cálcico, masillas o implantes mecánicos. Para reparar las fracturas óseas más complejas o de mayor envergadura existen diferentes alternativas. A ellas se podría sumar una más en el futuro: crear implantes personalizados a bajo coste gracias a la impresión en 3D. En otras palabras, fabricar huesos artificiales a medida. De momento, esta tecnología ha conseguido tratar con éxito daños en la columna vertebral de ratas y un defecto en el cráneo de un macaco Rhesus. Es el trabajo de las universidades de Northwestern e Illinois (Estados Unidos) que acaba de publicar la revista Science Translational Medicine.

Estos implantes -bautizados como huesos hiperelásticos– son flexibles y resistentes pero, además, pueden regenerar el hueso dañado sin ayuda y son fáciles de colocar durante la operación. «Creemos que son mejores que los actuales injertos óseos a la hora de regenerar hueso porque su gran porosidad facilita la migración de las células y permite la infiltración de los vasos sanguíneos en este andamiaje», cuenta Ramille N. Shah, profesora del Instituto Simpson Querrey de Bionanotecnología de la Universidad de Northwestern y autora del estudio.

Frente los injertos óseos actuales, que en ocasiones resultan demasiado frágiles para ser manejados por los cirujanos y caros o difíciles de fabricar de forma masiva, estos huesos artificiales -opinan sus creadores- servirán para tratar problemas dentales, realizar cirugía plástica o reconstructiva y ayudar a atajar cánceres de hueso, por ejemplo.

Materiales que ya se usan en clínica

Uno de los aspectos que destaca Shah es que el material del que están hechos estos implantes «es muy bioactivo e induce la diferenciación de células madre en células formadoras de hueso». La razón es que el 75% de su volumen es hidroxiapatita, el principal mineral del hueso natural. Por eso tampoco existen problemas de rechazo o reacción a cuerpo extraño, uno de los riesgos de los injertos de hueso natural.

El otro componente es el polímero que sirve de cemento. «Usamos ácido poli-láctico-co-glicólico o policaprolactona -que se emplea como material de sutura-,polímeros biocompatibles y biodegradables«, explica esta investigadora. El objetivo de emplear materiales sintéticos ampliamente conocidos y de seguridad demostrada es reducir los efectos secundarios en la medida de lo posible.

Gracias a las propiedades físicas y mecánicas de estos materiales, «podemos crear implantes específicos para cada paciente que se ajusten perfectamente a los defectos», explica Shah. Para ello serán necesarias técnicas de imagen como la tomografía axial computerizada que, en este estudio, no se emplearon ya que «no resultaba práctico ni barato para diseñar el implante de cada animal», explica esta científica. En su lugar, imprimieron huesos de un tamaño aproximado y después recortaron el material para alcanzar las medidas precisas en cada caso.

Con todo, los implantes obtenidos de esta manera lograron integrarse con el tejido circundante hasta sanar las vértebras de las ratas y el defecto craneal del macaco. Apenas tuvieron que transcurrir cuatro semanas después de la intervención, durante las que no hubo signos de infección ni otros efectos secundarios. Unos resultados que motivan a los autores de este trabajo a seguir investigando en el campo de la impresión 3D porque, afirman, tiene un largo camino por delante