Los científicos del proyecto europeo Laser4Surf están desarrollando actualmente un módulo óptico multihaz para tratar las superficies metálicas de los implantes dentales para lograr la mejor adhesión celular y propiedades antibacterianas. "El tratamiento de la superficie permite una mayor superficie de contacto entre el implante y el hueso o una mejor afinidad con respecto a la interacción química entre la célula y el implante, "explica Marilys Blanchy, gerente de investigación y desarrollo en Rescoll, uno de los socios del proyecto. Rescoll es un centro tecnológico, especializado en ciencia de polímeros, revestimiento adhesivo y dispositivos médicos, con sede en Burdeos, en la costa atlántica de Francia.

Los materiales utilizados hasta ahora en implantología son biocompatibles con el organismo, pero inerte relacionado con la adhesión celular en la superficie del dispositivo. A pesar de los buenos resultados, los científicos tienen como objetivo crear una osteointegración más rápida, es decir, la conectividad entre el aparato médico y las células humanas. Una tecnología que se utiliza actualmente es el grabado ácido:la aplicación de agentes químicos para dar rugosidad a la superficie y crear una textura más funcional y una nueva topografía. "Estos tratamientos químicos no son biocompatibles, y, por lo tanto, deben retirarse antes de la implantación, "explica Marilys Blanchy. Otro método que se utiliza actualmente es el pulido con chorro de arena, en el que se disparan partículas duras sobre la superficie del implante para aumentar su rugosidad. Pero aquí, también, los expertos han planteado preguntas críticas, ya que el chorro de arena puede contaminar la superficie del implante.

Geometría nanométrica

Ambas prácticas actuales funcionan a escala micrométrica, que es una millonésima de metro, Considerando que la nueva técnica basada en láser tratará la superficie a nanoescala, que es una mil millonésima parte de un metro. Los rayos láser de pulso ultracorto pueden crear patrones regulares en la superficie, llamadas estructuras superficiales periódicas inducidas por láser (LIPSS), lo que significa que los científicos ahora pueden adaptar una geometría muy precisa a la superficie y, por lo tanto, incluso controlar la topografía de la superficie del implante a nanoescala.

Las células tienen la capacidad de detectar estas nanoestructuras. Cuando se inserta el implante, las células entran en contacto con su superficie estructurada y pueden proliferar y extenderse a lo largo de los patrones. "Si el implante tiene una superficie lisa, superficie pulida, las células no se adhieren bien. Por otra parte, las células no se adaptan a una superficie puntiaguda con bordes ásperos, cualquiera, "dice Blanchy.

La solución es configurar la topografía correcta para aumentar el contacto de la superficie del implante y dar a las células más espacio para moverse. Esta tecnología también es muy limpia, ya que no cambia la estructura química del material. Los cambios son solo mecánicos y se refieren a la topografía y la rugosidad. "En lugar de tener un áspero, superficie plana, tendremos una superficie compuesta de picos y valles, "dice Marilys Blanchy.

Las células óseas están naturalmente acostumbradas a una arquitectura porosa, similar a la microestructura de un hueso, por eso, los científicos han intentado durante mucho tiempo imitar las características arquitectónicas naturales en la superficie del implante para estimular la adhesión celular.

"¿Cómo podemos engañar a las células formadoras de hueso? Una forma es utilizar dicho tratamiento con láser, preservando la composición del implante mientras genera algunos poros en la superficie, cuyas dimensiones se podrían ajustar, "dice el profesor Izabela Stancu, un investigador en biomateriales, biofuncionalización y andamios bioinspirados. Ella llama la atención sobre el tipo de aspereza obtenida después de los tratamientos con láser a la que las células pueden reaccionar específicamente. Algunas veces, diferencias de 10 micrones o 50 nanómetros pueden ser estadísticamente significativas en la respuesta celular.

"La ventaja de estos tratamientos con láser es su flexibilidad para generar una arquitectura personalizada, mejorando la superficie de contacto entre los tejidos vivos y los implantes sintéticos. Cuando hablamos de la ingeniería de superficies de productos implantables, ya sea que utilicen tejidos blandos o duros, Los científicos piensan en las características naturales que se imitarán en la interfaz tejido-biomaterial para desencadenar la adhesión celular. Por lo tanto, Las células pueden reconocer que la superficie del implante es similar al microambiente natural con el que están familiarizados. "explica el profesor Stancu.

Los médicos que trabajan con implantes en la actualidad también informan fallas en el mantenimiento a largo plazo de la salud del periimplante (alrededor del implante). "Teniendo en cuenta que más del 97 por ciento de los implantes se integran, nuestros esfuerzos deben centrarse en la prevención de enfermedades periimplantarias, que puede conducir a la pérdida progresiva de la osteointegración, conduciendo a la destrucción ósea, "dice el Dr. Ignacio Sanz Sánchez, mentor del programa educativo en la Asociación Europea de Osteointegración, y Profesor de la Facultad de Odontología, Universidad Complutense de Madrid, España. Dado que la osteointegración es predecible, él añade, "la ciencia avanza en el campo de las superficies de implantes biológicos, tratando de acelerar el proceso de curación y de tener propiedades antibacterianas para prevenir enfermedades periimplantarias ".

Sin embargo, todavía existen desafíos antes de que la tecnología pueda ofrecer los máximos beneficios. Además de la rugosidad adecuada, el implante de titanio también necesita la hidrofilia adecuada, que es su capacidad para absorber o adsorber agua. Las células son muy hidrofílicas, por lo que una superficie hidrófila ayuda a que la célula se adhiera a la superficie del implante. "Una fuerte rugosidad podría inducir cierta hidrofobicidad (la propiedad de repeler el agua). Por lo tanto, debemos encontrar un compromiso entre la rugosidad y la hidrofilia. Estamos trabajando en esto hoy y esperamos superarlo, "dice Marilys Blanchy.

La investigación sobre el tratamiento aún está en curso, y el siguiente paso será navegar por el sinuoso camino regulatorio. Se están realizando experimentos para verificar si existe algún problema químico potencial que pueda obstaculizar la biocompatibilidad. Se realizarán pruebas de Vivo en el laboratorio para probar la funcionalidad en diferentes patrones inducidos por láser. "Hay dos ventajas principales de utilizar el láser para tratar el implante:primero, sabemos que el material es biocompatible con el cuerpo, y segundo, se ajustará mejor a las reglamentaciones médicas relacionadas. Si la química en la superficie del implante no ha cambiado, el material en sí no habrá cambiado, para que el producto sea seguro, "añade Blanchy.