Adhesivos imprimibles para tejidos y huesos en implantes de titanio
Los implantes de cadera de titanio no duran para siempre: se aflojan gradualmente y, tarde o temprano, pierden su adherencia al hueso a medida que éste retrocede con el tiempo. Los investigadores del Instituto Fraunhofer de Investigación Aplicada de Polímeros IAP han estado trabajando junto con el Instituto Fraunhofer de Ingeniería Interfacial y Biotecnología IGB y el Centro Fraunhofer de EE. UU. para la Innovación en la Fabricación CMI para desarrollar un adhesivo tisular que pueda ayudar a evitar la sustitución temprana de las prótesis en el futuro. El material biomimético y antimicrobiano se aplica a la superficie de titanio del implante, que luego conecta con el hueso y se adhiere a él de forma natural. La clave está en que el adhesivo tisular, que emula la propiedad adhesiva de los mejillones, puede imprimirse incluso en curvas y superficies irregulares.
Los mejillones, la pesadilla de los armadores, se adhieren con fuerza a los cascos de los barcos. Los mejillones utilizan una proteína que contiene el aminoácido dihidroxifenilalanina (también conocido como DOPA) para adherirse a las superficies. Los investigadores del Fraunhofer IAP del Parque Científico de Potsdam han trabajado con el Fraunhofer IGB y el Fraunhofer USA CMI para desarrollar un adhesivo biomimético que emule esta propiedad. Se distingue por sus notables propiedades adhesivas y de unión, que permiten su uso en diversas aplicaciones biomédicas, como el cierre de heridas abiertas, por ejemplo. También puede aplicarse a las superficies de titanio de los implantes como adhesivo, haciendo que el cuerpo reconozca la superficie como una sustancia similar al hueso y la conecte con éste.
“La DOPA garantiza que la adhesión sea muy eficaz. Hemos aprovechado esta propiedad en nuestro material adhesivo sintetizando polímeros que contienen dopamina, un análogo químico de la DOPA. El adhesivo a base de dopamina puede mezclarse con diversos aditivos, como partículas de apatita (una sustancia de la que están compuestos los dientes), proteínas y moléculas de señalización. Éstas favorecen el crecimiento de las células óseas y pueden utilizarse, por ejemplo, para recubrir implantes de titanio”, explica Wolfdietrich Meyer, científico del Fraunhofer IAP. “El recubrimiento especial permite que el implante parezca más ‘natural’ para el cuerpo, favoreciendo el proceso de cicatrización y la integración del implante”. El adhesivo de base biológica y producción sostenible también tiene propiedades antimicrobianas.
Los polímeros dopaminérgicos no sólo sirven para adherir tejidos: También pueden utilizarse para desarrollar superficies funcionalizadas, materiales antibacterianos y revestimientos inteligentes con funciones especiales.
Los adhesivos fotorreactivos pueden imprimirse en superficies irregulares
La funcionalidad del adhesivo puede aumentarse mediante síntesis química. Puede modificarse para que reaccione a la luz, de modo que se endurezca cuando se expone a los rayos UV. Este proceso refuerza su efecto adhesivo. Los materiales fotorreactivos pueden procesarse en impresión 3D mediante radiación UV. Esta capacidad permite construir estructuras complejas para implantes médicos personalizados.
El equipo de investigación de Fraunhofer IAP e IGB ha conseguido hacer imprimible el adhesivo mediante la reticulación de los polímeros. “Hemos desarrollado eficazmente el material de impresión para la impresión 3D”, afirma Meyer. Se utilizó una bioimpresora para aplicar el material al eje tridimensional de titanio de una articulación de cadera en el Centro Fraunhofer USA para la Innovación en la Fabricación CMI de Boston (EE. UU.).
En futuros estudios, los investigadores planean desarrollar soluciones para activar y desactivar las propiedades adhesivas. “Si el cirujano ha colocado el adhesivo en una zona ligeramente incorrecta, tiene que actuar con rapidez para corregir su error y desactivar su efecto adhesivo”, explica el químico.
