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Unicamp, Brasil desarrolla implantes médicos bioactivos contra infecciones

Pais: Brasil

Fecha: 22 de Septiembre del 2022

Unicamp, Brasil desarrolla implantes médicos bioactivos contra infecciones

Un equipo de investigadores de la Unicamp revirtió la lógica del desarrollo de biomateriales para implantes metálicos y, con eso, creó una tecnología: un implante bioactivo, capaz de desactivar virus y matar bacterias. El dispositivo está funcionalizado con una película delgada a base de cobre, 15 veces más delgada que un cabello humano. Es biocompatible y evita la contaminación del material por microorganismos, causantes de infecciones como la osteomielitis, que afecta a los huesos, y la periimplantitis, en el caso de las prótesis dentales.

 

Las aleaciones de metales biomédicos con la adición de cobre y plata no son nada nuevo, pero en lugar de mezclar el cobre de manera homogénea en la aleación, los investigadores propusieron cubrir los implantes que ya se encuentran en una etapa avanzada de fabricación. De esta forma, no es necesario cambiar la materia prima utilizada, como titanio y aleaciones comerciales. “No es necesario modificar las líneas de producción de la industria. La empresa solo necesita incorporar la nueva etapa al proceso de fabricación que ya está en uso”, explica Éder Sócrates Lopes, docente e investigador de la Facultad de Ingeniería Mecánica (FEM) de la Unicamp. El recubrimiento podría incluirse, por ejemplo, en implantes permanentes, tales como implantes ortopédicos y tornillos de titanio usados ??por dentistas para reemplazar la raíz de los dientes.

modificaciones superficiales

 

El recubrimiento, conocido como biofuncionalización, se realiza mediante el proceso de galvanoplastia con tratamiento químico. La técnica permite beneficiar piezas en diferentes geometrías, desde las más simples hasta las más complejas. Para añadir cobre a la superficie de los implantes, los investigadores aplicaron un tratamiento térmico, es decir, calentaron las piezas para que las partículas de la película protectora se integraran en el titanio. A través de la difusión atómica, el cobre de la superficie se transporta al titanio. “De esa forma, el recubrimiento pasa a formar parte del implante”, explica el investigador Luiz Antônio Côco. Esto evita que las piezas se corroan cuando entran en contacto con los tejidos humanos.

En pruebas de laboratorio, simulando el entorno de un organismo vivo, el biomaterial se mostró prometedor. Los implantes recubiertos mostraron un ligero aumento en la resistencia a la corrosión, en comparación con las aleaciones no tratadas, y no mostraron cambios en las propiedades mecánicas. Los resultados fueron verificados durante el doctorado de Luiz y la solicitud de patente fue presentada ante el INPI para la tecnología de Inova Unicamp.

 

Los ensayos biológicos de biocompatibilidad con bacterias y virus fueron realizados por los equipos de los profesores Augusto Ducati Luchessi y Laís Pellizzer Gabriel, de la Facultad de Ciencias Aplicadas (FCA Unicamp), y Clarice Weis Arns, del Instituto de Biología (IB Unicamp).

control de procesos

El cuerpo humano tolera el cobre, pero en grandes concentraciones este metal puede matar células sanas. El dispositivo intrauterino (DIU) aplicado como método anticonceptivo es un ejemplo del uso controlado del cobre con fines médicos. Introducido en el útero, el metal contenido en el aparato impide que el espermatozoide se encuentre con el óvulo.

 

En el caso de los implantes bioactivos recubiertos, el objetivo es evitar que virus y bacterias se depositen sobre el metal. Los investigadores pudieron controlar la cantidad de cobre expuesta en la superficie del implante, a fin de reducir los posibles efectos secundarios y la toxicidad para las células humanas.

 

Los implantes de titanio normalmente se fijan en contacto con hueso, tejido con poca circulación sanguínea. La baja vascularización dificulta la obtención de medicamentos, como antibióticos, en caso de infecciones. En tales casos, el tratamiento puede incluir la extracción del implante, con cirugía adicional. “Esto puede conducir a la pérdida ósea y favorecer nuevas infecciones, pero es posible reducir el riesgo con el recubrimiento bioactivo”, dice Luiz.

actividad iónica

 

La incorporación de cobre promueve una liberación lenta de iones que garantiza una acción antibacteriana prolongada. El recubrimiento previene el crecimiento de microorganismos en la superficie del implante y mantiene la actividad inhibitoria o destructiva antes, durante y después de la cirugía, disminuyendo así la probabilidad de colonización bacteriana. Las partes funcionalizadas también tenían actividad virucida comprobada después de seis horas. “Este es un gran resultado, ya que es comparable al del cobre puro”, dice Eder.

 

El siguiente paso es probar los implantes bioactivos en modelos animales y humanos. Las empresas interesadas en explorar la tecnología pueden buscar la Agencia de Innovación Inova Unicamp. “Estamos diseñando un protocolo para pruebas in vivo”, dice el profesor, que busca socios para el proyecto. “Si tenemos una empresa que invierte en pruebas, podemos acelerar el proceso de validación, que es necesario para que la tecnología llegue al mercado ” , agrega.

Traducido del portugués.

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