Científicos del Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas (INIFTA-UNLP) desarrollaron nuevas estrategias para diseñar implantes de titanio. El objetivo es crear superficies con una osteointegración mejorada que, además, inhiba la adhesión y proliferación de bacterias.
El mercado de implantes y materiales biocompatibles está en plena expansión y genera ventas billonarias en todo el mundo. Sin embargo, las estadísticas oficiales revelan un dato preocupante: a pesar de los avances tecnológicos aplicados a la medicina, la incidencia de fracasos postquirúrgicos llega en algunos casos al 10% de las intervenciones. En ese marco, los científicos de la UNLP buscan perfeccionar las prótesis de titanio para reducir las posibilidades de infecciones y rechazos.
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Las causas preponderantes de estos fracasos de los implantes son las infecciones bacterianas o una pobre osteointegración, es decir, una deficiente conexión funcional y estructural directa entre el hueso vivo y la superficie de un implante endóseo cargado funcionalmente. Se trata de un proceso que, en condiciones normales, tarda en promedio unos tres meses; en este tiempo, la pieza implantada se integra en el hueso, dándole soporte y firmeza.
Este tipo de complicaciones termina por incidir sensiblemente en la calidad de vida del paciente y en los costos de la salud pública. Por ello el equipo de investigación de la UNLP trabaja aportando todo su conocimiento para alcanzar un logro que podría beneficiar en forma directa a miles de pacientes.
Para inducir la regeneración ósea requerida en ciertos casos luego de la inserción de un implante metálico en el cuerpo, se deben generar condiciones superficiales adecuadas para una correcta adhesión, proliferación y diferenciación de las células del tejido de manera de favorecer la producción de matriz mineralizada y la formación de hueso nuevo.
La doctora Fiorela Ghilini, integrante del equipo explicó: “La incidencia de infecciones asociadas a prótesis implantables se ha incrementado debido a la creciente resistencia a los antimicrobianos, provocando inconvenientes que van desde dolor crónico hasta la necesidad de remover el implante, re-hospitalizaciones, e incluso la muerte del paciente”.
La investigadora señalo que, "hasta hace pocos años, sólo se pensaba en la osteointegración y biocompatibilidad como objetivo principal a la hora de diseñar un biomaterial, dejando de lado la prevención de infecciones o viceversa. Recientemente, las investigaciones se han dedicado al diseño de materiales que tengan diferentes propiedades simultáneamente, lo que se denomina materiales inteligentes o multifuncionales”.
Con este fin, se inmovilizaron sobre el titanio dos componentes: nanopartículas de plata (AgNPs), que presentan actividad antimicrobiana al liberar cationes Ag+ con la ventaja de que las bacterias no generan resistencia; y lactoferrina bovina (Lf), una proteína de la familia de las transferrinas secretada por los mamíferos, que además de poseer actividad antimicrobiana, es promotora de la osteogénesis, entre otras propiedades. La ventaja de este procedimiento es que promueve la regeneración del hueso alrededor del implante y una mejor y más rápido fijación al hueso. "Estos sustratos fueron testeados con bacterias típicas encontradas en las infecciones y presentaron una actividad antimicrobiana importante, eliminando el 97,7% de bacterias viables en la superficie, lo cual permite prevenir que si una bacteria ingresa al sitio del implante crezca y se reproduzca", expresó Ghilini.
Además, se estudió la respuesta de células de hueso (osteoblastos) en contacto con material multifuncional obteniéndose una excelente biocompatibilidad, demostrada a través de altos niveles de adhesión y viabilidad de células eucariotas. Estas superficies multi-componente mostraron una excelente capacidad osteorregeneradora, medida en términos de la mineralización y diferenciación celular, que son procesos fundamentales para la generación de hueso nuevo.
"De esta forma se pudieron desarrollar sustratos de titanio modificados capaces de prevenir la formación de biofilms sin ocasionar efectos citotóxicos, con potencialidad para ser utilizadas como nuevos materiales en dispositivos biomédicos. En particular, la funcionalización con AgNPs y Lf permite obtener un material que pueden ser indicadas para aquellos casos en los que se requiere de la fijación de la prótesis al hueso", concluyó la científica de la UNLP.