Una nueva generación de biomateriales: para hacer que los implantes sean más duraderos

El proyecto polaco-austríaco encabezado por el Dr. Agnieszka Tomala de la Universidad Tecnológica de Cracovia y el Prof. Carsten Gachot de la Universidad Técnica de Viena. La Universidad de Lodz también es socia. La investigación de los equipos polacos está financiada por el Centro Nacional de Ciencias como parte de la convocatoria OPUS 24+ LAP.

“Nuestra investigación aborda los desafíos del envejecimiento de la población y el marcado aumento en el uso de implantes ortopédicos. Hoy en día, los implantes están diseñados para que su durabilidad sea la mayor posible, pero en realidad son imperfectos ”- enfatizó la física Dra. M. Agnieszka Tomala en una entrevista con Nauka w Polsce.

Según explicó el científico, las cargas cíclicas y la fricción conducen al desgaste y la formación de partículas de desgaste que causan inflamación y, en consecuencia, la falla de todo el implante y la necesidad de cirugía para retirarlo o revisarlo (reemplazarlo). Y agregó: «Por lo tanto, es necesario integrar el material biocompuesto con el hueso, lo que evitará la desintegración del implante y, por lo tanto, mejorará su durabilidad».

Así, el objetivo del proyecto es desarrollar un material biocompuesto innovador de alta calidad y durabilidad. Este material está compuesto por titanio (Ti), hidroxiapatita (HAp) y los innovadores nanomateriales bidimensionales MXene. «MXene tiene una disposición en capas de estructuras bidimensionales, lo que crea morfologías de escamas que se deslizan fácilmente entre sí. Los MXene suelen estar compuestos de titanio y carbono, que ya han demostrado excelentes propiedades en muchas aplicaciones técnicas y médicas», señaló Tomalla.

Además, los científicos utilizarán tecnología innovadora en su trabajo de investigación. La radiación láser se utilizará para crear bolsas pequeñas y ordenadas en la superficie del material. Esta estructura láser abre poros profundos en los compuestos Ti/HAp/MXene, lo que promoverá la transferencia y el crecimiento de osteoblastos en el área de implantación. Además, las cavidades láser pueden servir como depósitos de lubricación fluida para reducir la fricción y el desgaste de las superficies involucradas. En esta solución particular, el lubricante que mejora las propiedades tribológicas es MXene”, dijo el investigador.

Luego, los biomateriales desarrollados se someterán a una evaluación de biocompatibilidad in vitro: pruebas exhaustivas utilizando técnicas de cultivo celular, pruebas microbiológicas, pruebas proinflamatorias, regenerativas y morfológicas.

Los estudios descritos son estudios de referencia. Antes de la posible implementación, antes de que un biomaterial pueda usarse para el tratamiento, debe someterse a una gran cantidad de investigación, por ejemplo, evaluación de la seguridad y bioactividad in vivo de los materiales utilizados, exclusión de posibles efectos genotóxicos/cancerígenos, exclusión de reacciones con la sangre y la piel/irritación. alérgenos, así como características cualitativas y cuantitativas de los productos de descomposición de los materiales ensayados.

El proyecto La futura generación de biomateriales bioactivos láser basados ​​en Ti/HAp/MXene está siendo financiado por el Centro Nacional de Ciencias bajo la convocatoria OPUS 24+ LAP. Las tareas de investigación de los equipos polacos serán financiadas por el Centro Nacional de Ciencias por un monto de más de 1,7 millones PLN, mientras que el costo del trabajo de los equipos austriacos será cubierto por el Fondo de Ciencias de Austria (FWF).

Los socios del proyecto son: Facultad de Ciencias de los Materiales y Física de la Universidad Tecnológica de Cracovia. Tadeusz Kościuszko, Facultad de Biología y Protección Ambiental de la Universidad de Lodz y Facultad de Ingeniería Mecánica de la Universidad Técnica de Viena.

Ciencia en Polonia, Agnieszka Kliks-Pudlik

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