Mónica Echeverry Rendon, IMDEA MATERIALES

Articulaciones para el hombro, prótesis de rodilla, stents cardiovasculares… Y, también, prótesis dentales, implantes faciales, mamoplastias en cirugía estética, discos para sustituir vértebras, reemplazo de tejidos dañados o no funcionales reemplazados por tejidos nuevos… La lista de “recambios” posibles cuando algo no está bien es cada vez más extensa.

Hasta ahora, los implantes vienen de serie. El paciente tiene que acostumbrarse a las medidas y tamaños estandarizados. Esta es la principal razón por la que, por ejemplo, una prótesis de rodilla se desgasta prematuramente o requiere meses de rehabilitación. El cuerpo ha de adaptarse al implante. Sin embargo, avanzamos en el desarrollo de procesos y materiales que permitan que sea al revés: que cada paciente reciba el implante que se ajusta a su cuerpo, hecho “a medida”.

El momento de la cirugía

Diversas áreas de la medicina hacen uso de implantes con tamaños y formas prediseñadas, que se acondicionan según las necesidades del paciente, y muchas veces la elección ocurre en el mismo momento de la intervención quirúrgica.

Ejemplos claros son el reemplazo de articulaciones para el hombro, la rodilla o la cadera. Los ortopedistas eligen entre diferentes tamaños y tipos de prótesis en el momento del procedimiento, según se adapte mejor a la anatomía y condiciones específicas del hueso.

Otra situación similar ocurre durante la implantación de stents cardiovasculares. Los especialistas cuentan con juegos de implantes y deciden cuál es el mejor dependiendo de lo que se encuentran en el momento de la operación.

Lo mismo se repite en otros escenarios como la odontología e incluso la cirugía plástica.

No somos iguales

Sin embargo, cada individuo presenta rasgos anatómicos y fisiológicos particulares. Nadie tiene exactamente la misma rodilla que otra persona, como no tenemos los mismos ojos. Además, la edad, el origen étnico e incluso la condición médica en la que cada uno se encuentra cuando requiere el implante hacen que las características del mejor implante posible varíen mucho de una persona a otra.

Lo ideal es satisfacer necesidades específicas para que la recuperación de los pacientes sea más efectiva en tiempo y calidad. Es decir, si habláramos de tallas de ropa, no debemos quedarnos solo con la S, M, L, XL, sino poder encontrar la prenda hecha a nuestra medida. Pensar en “implantes a la carta” nos acerca más a cumplir este objetivo.

Cómo conseguir un implante a la carta

Las áreas de los biomateriales, la ingeniería de tejidos y las imágenes médicas actualmente concentran muchas investigaciones en el desarrollo y diseño de implantes que cumplan las necesidades del paciente. Para poder confeccionar la “carta”, hay que contar con el desarrollo de los siguientes platos:

Como primer plato, hay que considerar la adquisición y procesamiento de imágenes. Las radiografías, las resonancias magnéticas y las tomografías permiten estudiar detalles anatómicos y funcionales con alta precisión. Estas tecnologías muestran lo que va a necesitar cada paciente, y permiten diseñar piezas basadas en el tamaño, la forma y la localización del problema. También permiten evaluar la condición médica del paciente. La modelación matemática y la simulación personalizada asistida por computadora predicen comportamientos y ayudan en la selección de la mejor opción.

Pero el plato fuerte para un implante a la carta es la selección de materiales, una potente herramienta en la implantología médica.

La revolución de las formas

Los materiales que se utilizan a día de hoy en implantes y prótesis pueden ser permanentes o degradables. En cuanto a su composición, los hay metálicos, cerámicos, poliméricos y combinaciones entre ellos. Dependiendo de las características mecánicas y biológicas de cada tejido se seleccionan los mejores.

No se usará el mismo material si se quiere reemplazar un tejido duro como el hueso, o más flexible como la piel. En el momento de seleccionar materiales compatibles, y con el fin de garantizar un buen soporte para la restauración tisular, también se tienen en cuenta alergias e intolerancias.

Y llega el momento del postre en la carta: la fabricación del implante. Hay que conseguir diversas formas, geometrías y configuraciones, y la técnica con la que se fabrique es crítica a la hora de afinar el comportamiento del implante.

Las opciones son numerosas, desde piezas densas a estructuras porosas o con gradientes: andamios tridimensionales, películas delgadas, hilos de diferentes dimensiones, etc.

Los materiales con memoria

Para fabricar implantes se utilizan técnicas tradicionales (mecanizado y conformado) y avanzadas como la fabricación aditiva (impresión 3D).

Si vamos un poco más allá en la preparación, podremos obtener materiales 4D. Gracias a esta novedosa tecnología, el implante tiene la capacidad de cambiar su forma, propiedades y función de un modo controlado en el tiempo. Ya existen, por ejemplo, materiales que se pueden plegar en jeringuillas e inyectarse directamente en el lugar del defecto.
Este paso puede ir reforzado con recubrimientos especiales que ayuden a que el cuerpo interactúe mejor con el implante mediante la modificación de superficies o la adición de moléculas.

Rehabilitación del tejido

Un ejemplo de lo que hacemos en el Instituto IMDEA Materiales para este tipo de iniciativas es el desarrollo de copolimeros que sirven para la regeneración tisular, es decir, sustituyen o refuerzan los tejidos dañados con estructuras que ayuden a recuperar su función.

Estos materiales son de enorme utilidad para injertos de piel, tejido de cartílago articular e incluso implantes óseos.

El material que hemos desarrollado se puede imprimir en una bioimpresora 3D. Podemos elegir su composición, con combinaciones distintas de compuestos y configuraciones, para dotarlos de propiedades mecánicas distintas. Esto significa que el mismo material (con sus particularidades) se puede utilizar para regenerar la piel, el cartílago y el hueso. También, resulta un producto biocompatible y biodegradable, lo que significa que el cuerpo humano no lo rechazará.

Muchos de estos adelantos están generando una auténtica revolución en la implantología. Vendrán más y mejores opciones. La carta reunirá un menú a gusto del consumidor, con menos dolor y menos tiempo de recuperación.

Mónica Echeverry Rendon, Investigadora principal BCD grupo, IMDEA MATERIALES

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.