Un metabiomaterial híbrido que promueve el crecimiento óseo no es algo que encontrará en la naturaleza, pero se puede crear utilizando una impresora 3D y biomateriales existentes. Los investigadores de TU Delft han desarrollado un metaimplante que combina un metabiomaterial convencional con un metabiomaterial auxético. A diferencia de los materiales naturales, auxiliares tienen una relación de Poisson negativa:cuando se estiran, se vuelven más gruesas perpendiculares a la fuerza aplicada. Por tanto, el material puede utilizarse en implantes de cadera para asegurar su fijación a largo plazo. Los investigadores de TU Delft publicaron sus hallazgos en la revista científica Materiales Horizontes el 2 de enero de 2018.

Alrededor del año 2020, Se espera que el número de prótesis de cadera en todo el mundo aumente a 2,5 millones al año. Usando la tecnología actual, aproximadamente el 10 por ciento de estos implantes ya no se fijarán firmemente 10 años después de la cirugía. Esto inspiró al profesor de TU Delft, Amir Zadpoor, a encontrar un medio para prevenir el aflojamiento del implante. Zadpoor ​​ahora cree que ha encontrado una solución utilizando un metabiomaterial auxético.

Los metabiomateriales son la variante biomédica de los llamados metamateriales, materiales que presentan características que no se encuentran en la naturaleza. En su publicación, Zadpoor ​​y sus colegas describen el inmenso potencial de los metamateriales en el desarrollo de implantes médicos. "Metabiomaterial auxético, diseñado con geometría simple e impreso en titanio, muestra la propiedad mecánica única de expandirse cuando se somete a presión. Esto lo hace ideal para usar junto con materiales que hacen lo contrario, "explica Zadpoor." Cuando alguien con un implante de cadera camina, la prótesis está sometida a diversas fuerzas. Si se desarrolla demasiada presión en un lado de la prótesis, puede desprenderse del hueso, lo cual es extremadamente indeseable ".

Los investigadores creen que una prótesis híbrida hecha de metabiomateriales con un índice de Poisson positivo y aquellas con un índice de Poisson negativo se fijarán mucho más en el cuerpo. "Esto mejorará significativamente las posibilidades de crecimiento óseo en los metabiomateriales híbridos, manteniendo el implante mucho más seguro en su lugar ". Zadpoor ​​también cree que podrá utilizar este nuevo material en el futuro para abordar la causa más importante de aflojamiento del implante." Dado que habrá menos fuerzas antinaturales en la prótesis, hay una menor posibilidad de que las partículas de plástico se desvanezcan en la copa de la cadera, lo que puede aumentar el riesgo de aflojamiento ".

El experimento de Zadpoor ​​implicó una compresión vertical sobre un implante rodeado de material similar al hueso (espuma especial con las propiedades mecánicas del hueso). La fuerza simula la tensión ejercida sobre un implante en el cuerpo humano. Como resultado de esta presión, el nuevo implante se expande, resultando en compresión en el hueso circundante en ambos lados (la coloración turquesa que se ve en la imagen de arriba). Es exactamente esta compresión la que puede garantizar una mejor fijación del implante. Aún no se han realizado ensayos clínicos. En los años venideros La pregunta de investigación principal del grupo de Delft, que trabajará en colaboración con investigadores de varios hospitales académicos, se refiere a cómo se pueden utilizar exactamente estas propiedades para desarrollar mejores implantes.

"La innovación en el campo de los implantes de cadera es muy necesaria, y el nuevo método del profesor Zadpoor ​​ciertamente tiene el potencial de prolongar la vida útil de los implantes. Será necesaria una introducción por fases comenzando con mediciones 3D de este implante en pacientes para garantizar la mejora segura de la calidad para los pacientes. "dice el profesor Rob Nelissen, Profesor médico Delta y cirujano ortopédico en el Centro Médico de la Universidad de Leiden.

El papel, "Metaimplantes de diseño racional:una combinación de metabiomateriales auxéticos y convencionales, "fue publicado en la revista revisada por pares de la Royal Society of Chemistry Materiales Horizontes .