El titanio se ha consolidado como uno de los materiales estratégicos tanto para la industria como para la biomedicina, gracias a su ligereza, elevada resistencia mecánica, durabilidad y excelente biocompatibilidad. Su uso, ya habitual en sectores altamente exigentes como la aeronáutica o la defensa, adquiere un nuevo impulso en el ámbito sanitario gracias a las tecnologías de fabricación aditiva metálica, que permiten diseñar y producir implantes personalizados, más eficientes y adaptados a cada paciente.
En este escenario, la Universidad de Salamanca desempeña un papel destacado en el proyecto de investigación ATILA, una iniciativa científica de ámbito nacional orientada a la validación de bioimplantes innovadores fabricados mediante una tecnología única de impresión 3D con hilo de titanio. A través de su Grupo de Investigación en Aplicaciones del Láser y Fotónica (ALF-USAL), la USAL contribuye de manera decisiva al desarrollo de prótesis humanas personalizadas que optimizan la osteointegración y reducen complicaciones habituales como infecciones o desajustes mecánicos.
Financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación, la Agencia Estatal de Investigación, la Unión Europea y los fondos Next Generation EU, el proyecto ATILA se encuentra actualmente en su fase final de investigación preclínica. Según explica a Comunicación USAL el investigador del Grupo ALF-USAL y coordinador del proyecto en la Universidad de Salamanca, Andrés Sanz García, sus resultados “podrían suponer un avance significativo en el tratamiento de patologías articulares que requieren intervenciones como las de cadera o rodilla”.
El consorcio científico, liderado por el instituto tecnológico Aidimme, integra además al Laboratorio de Ingeniería Biomédica y Tisular (BTELab) de la Fundación del Hospital General Universitario de Valencia (FIHGUV), a la Universidad de Salamanca y a la multinacional española Meltio. De manera conjunta, el equipo ha demostrado la viabilidad de fabricar implantes biomédicos mediante tecnología de deposición directa de energía por láser (DED-LB/M), un proceso que permite crear piezas metálicas capa a capa a partir de hilo de titanio.
Durante los dos últimos años, los trabajos desarrollados han permitido validar el uso de la aleación Ti6Al4V ELI, ampliamente empleada en biomedicina por su excelente integración con el tejido óseo humano. Este avance abre la puerta a una producción más sostenible, digitalizada y alineada con los principios de la medicina personalizada dentro del sistema sanitario.
Simulación numérica en los laboratorios de la USAL
La participación de la Universidad de Salamanca ha sido clave en la validación tecnológica y biomédica del proceso, aportando su conocimiento en ingeniería mecánica y ciencia de materiales aplicadas a la salud. En particular, la USAL ha coordinado la simulación numérica del proceso DED-LB/M, en colaboración con Aidimme y Meltio.
El grupo ALF-USAL ha contribuido además con su reconocida experiencia en micro y nanoestructuración de superficies de titanio, orientada a estudiar y mejorar la capacidad de osteointegración de los implantes fabricados con la nueva tecnología. Tal y como informa Pablo Moreno Pedraz, catedrático del Área de Ingeniería Mecánica de la USAL y miembro fundador de ALF-USAL, “nos sentimos profundamente honrados de formar parte de una iniciativa que impulsa la innovación en fabricación aditiva y que nos permite aportar nuestro conocimiento en tecnologías láser con un claro impacto en la salud”.
Los investigadores de ALF-USAL han desarrollado dos líneas de trabajo consideradas fundamentales para la maduración de la tecnología. La primera se ha centrado en el estudio de la texturización superficial por láser (Laser Surface Texturing, LST), mediante procesado directo con láser de femtosegundos sobre superficies de Ti6Al4V ELI. Este trabajo ha permitido definir estrategias para controlar la microtextura superficial de los implantes, empleando técnicas que van desde la generación de estructuras periódicas inducidas por láser (LIPSS) hasta procesos de microablación controlada.
La segunda línea ha abordado la realización de simulaciones avanzadas y desarrollos experimentales destinados a establecer relaciones precisas entre los parámetros del proceso. Para ello, se han definido modelos multifísicos que integran fenómenos de transferencia de calor, interacción termomecánica y crecimiento de grano. El objetivo final es minimizar desviaciones geométricas y tensiones residuales en las piezas impresas, así como predecir su microestructura y propiedades mecánicas. En este marco, ATILA aspira también a generar un gemelo digital del proceso LWMD, como representación virtual del proceso físico de fabricación aditiva.
Implantes personalizados e investigación preclínica
De forma paralela, el laboratorio BTELab ha identificado diversos casos potenciales de implantes personalizados, a partir de los cuales se fabricaron nueve preformas. Tres de ellas fueron sometidas a mecanizado final por empresas especializadas, como Lemar Leben Group y Bronces Jordá, obteniéndose resultados especialmente prometedores.
El proyecto ATILA se centra en tres aplicaciones clínicas de especial relevancia: el cotilo acetabular (implante de cadera), la bandeja tibial y el componente femoral (ambos implantes de rodilla). Desde finales de 2025, el proyecto ha entrado en fase de investigación preclínica, con la realización de ensayos in vivo destinados a evaluar la biocompatibilidad y adaptación funcional de los implantes en modelos animales.
Estos estudios, coordinados por la FIHGUV en colaboración con el animalario del Hospital La Fe, utilizan un modelo de implantación en fémur de conejo para comparar la osteointegración del titanio impreso y tratado frente al titanio comercial. Previamente, los ensayos in vitro habían confirmado una respuesta celular favorable de fibroblastos humanos ante los distintos protocolos de limpieza y esterilización aplicados a las superficies fabricadas con la tecnología ATILA.
Los resultados finales permitirán generar evidencia sólida sobre el comportamiento biológico real de estos implantes y su potencial para futuras aplicaciones clínicas. En función de los datos obtenidos, se valorará el inicio de ensayos clínicos en humanos y la adaptación normativa necesaria para su incorporación a la práctica médica.
La colaboración entre universidad, centros tecnológicos, hospitales e industria posiciona a la Universidad de Salamanca como un actor clave en la investigación traslacional orientada a mejorar la calidad de vida de los pacientes y refuerza, en palabras del propio grupo ALF-USAL, “el compromiso de la USAL con la investigación de excelencia y la innovación al servicio de la sociedad”.
Referencia del proyecto:
ATiLA es una propuesta de investigación que trabaja en el modelado y desarrollo de novedosos procesos de fabricación aditiva en metales para aplicaciones en el sector sanitario. Concretamente, en las prótesis personalizadas creadas para sustituir partes dañadas del cuerpo humano, maximizando la osteointegración y minimizando los efectos no deseados, como infecciones o desajustes de tracción.
La iniciativa de investigación, desarrollada bajo el título “Estudio y desarrollo de un proceso de fabricación aditiva de alta protección basado en la deposición directa por hilo mediante multi láser (LWMD) para el procesado de materiales de alta reactividad”, está financiada por el Ministerio de Ciencia y la Agencia Estatal de Investigación mediante las ayudas a proyectos en líneas estratégicas del Plan Estatal de Investigación Científica, Técnica y de Innovación 2021-2023, en el marco del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia. Además, cuenta con financiación de la Unión Europea y los fondos Next Generation EU.
Grupo de investigación ALF-USAL
El Grupo de Investigación en Aplicaciones de los láseres y Fotónica (ALF) es un Grupo de Investigación Reconocida (GIR) de la Universidad de Salamanca y una Unidad de Investigación Consolidada (UIC016) que desarrolla investigación en láseres intensos desde el año 1992.
El eje de la investigación de ALF-USAL es el estudio, tanto en la vertiente experimental como teórica, de la interacción de los láseres ultracortos y ultraintensos con la materia. En el grupo participan investigadores de diversos ámbitos, como la física aplicada y la ingeniería mecánica, lo que otorga carácter interdisciplinario a sus investigaciones.
Imagen: Piezas impresas en 3D de titanio para el proyecto ATILA
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