Los biomateriales del futuro modularán la reacción del organismo al implante

Un grupo de investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) ha puesto en práctica una nueva técnica para mejorar la biocompatibilidad de los materiales que se utilizan en las prótesis. El procedimiento consiste en depositar sobre dicho material una delgada lámina funcional que permite la unión estable de un gran número de especies bioactivas. Con ello se consigue tanto disminuir la probabilidad de desarrollar infecciones como mejorar la reacción del organismo a estos implantes funcionalizados.

Vivimos en un mundo en que ya es normal enviar regularmente sondas a explorar otros planetas. También estamos acostumbrados a llevar en nuestros bolsillos dispositivos con una capacidad de cálculo superior a la que permitió poner al primer hombre en La Luna. Precisamente la rapidez y profundidad de estos avances técnicos hace que resulte paradójico que las soluciones terapéuticas ofrecidas por los materiales empleados en medicina no hayan variado sustancialmente en los últimos 20 o 30 años. Evidentemente el motivo de este lento desarrollo no es la falta de interés social ni económico del problema. La principal dificultad está en la compleja interacción que establece el material con nuestro organismo. Dicha interacción se basa en una serie de mecanismos que actualmente conocemos solo de manera incompleta, pero en los que tienen un papel determinante los procesos que suceden en la frontera entre la superficie del material y el medio orgánico. Consecuentemente, la importancia de la superficie del material en el éxito o fracaso del implante la convierte en una diana natural de las técnicas destinadas a mejorar la biocompatibilidad de los materiales.

Entre los procedimientos desarrollados para modificar la superficie de los materiales y mejorar la reacción del organismo a los mismos destacan aquellos que permiten crear una unión estable entre la superficie y diversos elementos bioactivos como, por ejemplo, proteínas. Esta familia de procedimientos recibe el nombre genérico de técnicas de funcionalización (o de biofuncionalización). La mayor parte de las técnicas de funcionalización se basan en la reacción química del material con un precursor adecuado. Las reacciones suelen ser relativamente sencillas, pero tienen el inconveniente de que resultan muy dependientes de la composición del material.

Para superar esta dificultad, un grupo de investigadores de la UPM ha desarrollado un procedimiento de funcionalización versátil y robusto por el que se deposita una lámina delgada funcional con un espesor inferior a una milésima de milímetro sobre el material utilizado en el implante. La técnica, denominada silanización por vapor activado (AVS por sus iniciales en inglés), puede ser empleada virtualmente con todos los biomateriales metálicos y cerámicos, y la lámina funcional es lo suficientemente versátil como para permitir la unión estable de un gran número de especies bioactivas.

Una molécula fluorescente se une de manera estable a la lámina funcionalizada sobre una muestra de aleación de titanio (izquierda) en contraste con la falta de unión al titanio en ausencia de lámina biofuncional (derecha). Fuente: UPM.

Como señalan los investigadores que han desarrollado este trabajo “la aplicación de este procedimiento abre unas excelentes expectativas para mejorar la reacción del organismo a los implantes, ya que permite dotar a los implantes funcionalizados de nuevas propiedades. Entre estas destacan la posibilidad de disminuir la probabilidad de desarrollar una infección como consecuencia del implante o la mejora que se puede lograr en la estabilidad de la unión del material al tejido circundante”. Adicionalmente, la versatilidad del procedimiento, tanto en términos de composición de los materiales como de la geometría de las prótesis hace que pueda ser adaptado con mínimos cambios a los procedimientos de fabricación de biomateriales empleados en la actualidad. Por este motivo, es previsible que la aplicación de los biomateriales funcionalizados empiece a constituir una alternativa terapéutica para diversas patologías en un futuro no muy lejano.

Rezvanian, P.; Arroyo-Hernandez, M.; Ramos, M.; Daza, R.; Elices, M.; Guinea, G.V.; Perez-Rigueiro, J. Development of a versatile procedure for the biofunctionalization of Ti-6Al-4V implants. Applied Surface Science 387. Pages: 652-60. DOI: 10.1016/j.apsusc.2016.06.139. Nov. 2016.