Científicos rusos crean aleaciones metálicas similares a los huesos humanos

Creado exclusivamente a partir de materiales biocompatibles —titanio, circonio y niobio—, el material podrá prolongar de forma notable la vida útil de los implantes médicos. El artículo sobre este nuevo desarrollo ha sido publicado por la revista Materials Science and Engineering: A.

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El tejido óseo del hombre durante mucho tiempo se consideraba singular en cuanto a sus propiedades: es, a la vez, muy resistente y elástico, lo cual le permite funcionar durante décadas en el organismo humano resistiendo a cargas cíclicas. Pero a veces los huesos sufren daños mayores y requieren de una sustitución.

En los últimos años, los sustitutos de los huesos más extendidos son los implantes de titanio compatibles con los tejidos vivos del cuerpo humano. Sin embargo, no están libres de defectos: no son tan elásticos como los huesos y muchas veces esto afecta al equilibrio mecánico-biológico en el organismo humano. El tejido óseo deja de activarse ya que las cargas recaen en el material más rígido del implante. Por ello desaparece la conexión del implante con el hueso y este se afloja y tiene que ser reemplazado.

Al igual que la aleación de titanio, la de titanio-circonio-niobio es muy resistente a un medio tan agresivo como el organismo humano. Pero gracias a su elasticidad similar a la del hueso, los implantes fabricados de esta aleación resultan más duraderos.

"Ahora nuestro grupo internacional de investigación, junto con el socio fabricante Konmet, está desarrollando la tecnología industrial para fabricar piezas para los futuros implantes, que serán barras de sección circular. Para asegurar en una barra larga la estructura homogénea de la aleación que garantice una óptima combinación de sus propiedades funcionales se necesita una secuencia estrictamente determinada de procedimientos que incluye diferentes modos de tratamiento de la pieza con presión a temperaturas altas. De las barras obtenidas se fabricarán vigas para sistemas de fijación transpedicular de la columna. Estos sistemas se fijan al pedículo de la vértebra, de ahí viene su nombre. También se usan para tratar casos complicados de escoliosis. Las vigas de titanio-circonio-niobio se caracterizarán por tener una larga vida útil en condiciones de deformaciones graves y, gracias a su baja rigidez, disminuye el riesgo de lesiones en el paciente, aumentando su calidad de vida", explica el investigador del departamento de tratamiento de metales con presión de la NUST MISIS, Vadim Sheremétiev, uno de los desarrolladores del proyecto.

La nueva aleación ultraelástica se podrá utilizar en la medicina personalizada. Los científicos aprendieron a darle forma con unos polvos de composición. Esto hace que el material pueda usarse para las tecnologías aditivas. Por eso, mediante la impresión 3D, se podrán fabricar con él los implantes metálicos personalizados de una determinada porosidad.

"El material posee un valor bajo del módulo de Young (30-50 gigapascal) y por eso es ultraelástico y no impide que el tejido óseo reciba la carga necesaria. La aleación es altamente resistente a la corrosión. Puede usarse como un material alternativo a los extranjeros (Dynesis, PEEK), de uso amplio en la medicina. Es probable que las tecnologías a base del nuevo material tengan aplicación como un método funcional de estabilización en el tratamiento de diferentes enfermedades degenerativas y deformaciones de la columna. Me parece que la nueva aleación desarrollada tiene unos horizontes muy amplios en la traumatología, la ortopedia y la vertebrología", comenta Alexandr Kuleshov, jefe del grupo de vertebrología del Instituto Central de Investigaciones en Traumatología y Ortopedia Priórov.