Nuevos materiales para alcanzar la eterna juventud

Órganos artificiales, implantes que son absorbidos y regenerados por el propio hueso, miniórganos para replicar enfermedades y probar tratamientos antes de experimentar en seres vivos… ¿Haremos realidad el sueño de la eterna juventud?

Sin duda, la salud es el área donde mayor impacto ha tenido la evolución de la ciencia y la ingeniería de materiales.

Como método de producción, la impresión 3D supone una revolución a la hora de crear prótesis, personalizar tratamientos, bioimprimir o desarrollar modelos y herramientas quirúrgicas.

Aleaciones de impresión

En cuanto a materiales, los aceros inoxidables o el titanio forman parte del catálogo de componentes protésicos desde hace décadas, gracias a su biocompatibilidad y capacidad de producirse en formas complejas adaptadas a las necesidades de cada paciente. Además, ambas familias de materiales están perfectamente “impresos”, por lo que han entrado de lleno en la revolución de la fabricación aditiva.

Además, existen dos nuevas familias de aleaciones, menos conocidas pero que se abren paso en el mundo biomédico por sus particularidades: las aleaciones de nitinol y magnesio, ambas alineadas con las nuevas tecnologías de fabricación 3D.

Nitinol con memoria de forma

El nitinol es una aleación de níquel-titanio cuya principal singularidad es que posee “memoria de forma”, además de la necesaria biocompatibilidad. Tener memoria de forma implica que, con el tiempo y debido a cambios de temperatura o estrés mecánico, pueda recuperar una forma inicial predeterminada y adaptarse al espacio o dimensiones.

Cómo funciona el nitilol con memoria de forma. Thoisoi.

Gracias a la impresión 3D ya se producen en el laboratorio con formas personalizadas según el paciente. Estos implantes están modificados superficialmente para permitir la proliferación celular y una perfecta biocompatibilidad.

Por tanto, una de las aplicaciones del nitinol son los stents que se fabrican según el tamaño personalizado de la arteria del paciente. A medida que se enfrían, disminuyen de tamaño y, una vez en su posición, gracias a la temperatura de nuestro cuerpo, se expanden para ajustarse perfectamente.

El nitinol ya se utiliza en alambres dentales, tornillos ortopédicos y otros materiales quirúrgicos. Y, como parte del proyecto HUMANeie, se está probando para producir implantes que abran la puerta a solucionar la enfermedad corneal, una de las principales causas de ceguera en todo el mundo.

Magnesio, exoesqueletos más ligeros

Al magnesio y sus aleaciones, a pesar de su baja densidad y buen rendimiento mecánico, les ha resultado difícil reemplazar al aluminio en muchas aplicaciones estructurales, en parte debido a su costo y en parte a su dificultad de procesamiento. Estas dificultades se están solucionando hoy y hay países, como China, que ya están empezando a implementar su uso de forma masiva.

En el ámbito de la salud, en alianza con la impresión 3D, su aplicación cobra importancia. Por un lado, gracias a su baja densidad (1,74 g/cm³ frente a los 2,70 g/cm³ del aluminio, aproximadamente un 35% menos), y por otro, a su excelente biocompatibilidad, unida a su capacidad de ser absorbido por nuestro organismo.

El potencial del magnesio en las llamadas aplicaciones de “micromovilidad” está impulsando su uso en China en pequeños vehículos eléctricos. En un futuro próximo también lo veremos en robots y exoesqueletos. En este caso, el uso de aleaciones de magnesio en lugar de aluminio puede reducir el peso hasta un 30%, con un rendimiento mecánico idéntico al del aluminio.

Prótesis asimiladas por el cuerpo

Pero la gran revolución será el uso del magnesio en las prótesis producidas mediante impresión 4D. Una prótesis de magnesio que le permita colonizar el hueso, al mismo tiempo que se disuelve en nuestro cuerpo, hará que al cabo de un tiempo todo el implante sea sustituido por nuestro propio hueso y no sea necesaria una nueva operación. Sólo hay que hacer coincidir los tiempos de disolución con los tiempos de crecimiento óseo, y la investigación va en esa dirección. Las prótesis, además de ser completamente personalizadas, acabarían convirtiéndose en nuestro propio hueso.

Al igual que en El hombre bicentenario de Asimov, donde el robot se adaptó y sobrevivió durante años gracias a la ciencia, ya empezamos a tener tecnología “suficiente” para predecir que nos acercamos, poco a poco, al sueño (¿o pesadilla?) de la eterna juventud. ¿Habrá algún día seres humanos bicentenarios?