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Crean implantes de huesos con impresión 3D y materiales cerámicos

Una pasta desarrollada en laboratorio con materiales cerámicos a partir de fosfato de calcio y biovidrio, permitió imprimir en 3D varios soportes que tienen la capacidad de ser biodegradados y biocompatibles para regenerar huesos en el cuerpo. 

La ingeniera química Natalia Isabel Jaramillo Gómez, estudiante del Doctorado en Ingeniería - Ciencia y Tecnología de Materiales de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín, explicó que este compuesto cerámico es celularmente compatible para crear scaffolds o andamios, un soporte que se instala en huesos fracturados para buscar que se regeneren de manera natural.

La investigación, que tomó casi cuatro años y medio, partió de la síntesis en laboratorio del biovidrio y el fosfato de calcio para conformar una pasta cerámica. “Usamos fosfato de calcio que es un material con características similares al hueso, podemos asociarlo con hueso molido; β-TCP, que también es un material similar a los huesos que contiene calcio y fosfato; y un biovidrio que son materiales que cumplen con los requerimientos para la degradabilidad y el sostenimiento óseo porque contienen boro, vital en el crecimiento óseo y su mantenimiento”, contó la ingeniera.

Además del material cerámico se extrajeron células madre de tejidos adiposos de pacientes sometidos a liposucción, y de pulpas dentales. Con todo eso se diseñó el andamio que cumplirá la función de implante, el cual se materializó con ayuda de una impresora 3D que tomaba la pasta y la amoldaba con un extrusor, simulando las estructuras internas del hueso. Para cada scaffold se usaron entre 0,5 y 1 mililitro del producto.

A estos materiales se les hicieron pruebas de citotoxicidad en células madre, es decir, con análisis de laboratorio se midió qué impacto tendría en el cuerpo y se encontró que no había riesgo. Esa es una de las diferencias de esta investigación frente a otras de su tipo: aunque el material es cerámico no genera efectos negativos y no necesita ser retirado en una cirugía (como ocurre con los implantes de titanio y otros de uso médico), ya que a medida que las células regeneran el hueso (fractura) el implante se va degradando.

“Con la pasta creamos el scaffold e hicimos un implante in vitro y comprobamos que sí servía como andamio, que pasados 24 a 27 días se rastreaban depósitos de calcio, es decir que había osteoblastos (células que forman el tejido óseo) que luego se convierten en osteocitos (hueso)”, contó la investigadora Jaramillo.

Esa fue la parte que más la sorprendió: ver las células de los huesos regenerar tejido óseo a partir de materiales cerámicos pero 100 % compatibles con el cuerpo humano.

Estos implantes se podrían usar en cualquier parte del hueso, aunque la prueba se hizo solo en huesos esponjosos porque se buscaba poner a prueba las células madre orientadas al linaje osteogénico, señaló la investigadora.

Su siguiente reto es probar este desarrollo en un cuerpo humano (in vivo). “Esa es la parte más compleja de las biociencias porque se requiere más apoyo económico, aunque yo siento que vale la pena, ya que tenemos muchas ventajas: el material no será rechazado por el cuerpo, el hueso se regenerará sin perder sus propiedades y la persona no quedará con una prótesis sino con su hueso natural regenerado”, aclaró.

Por último, señaló que espera que su investigación sirva para inspirar más aplicaciones de la tecnología de impresión y para brindar nuevas alternativas a las personas que sufren fracturas o pérdidas de hueso.

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Conoce más proyectos y contacta a los investigadores a través del sitio web de la División de Extensión sede Bogotá o mediante el correo deb_bog@unal.edu.co.

  • Contenido elaborado por la Agencia de Noticias de la Universidad Nacional de Colombia. Consulta los detalles en este enlace.
  • Foto de portada: Agencia de Noticias UNAL.

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