Descripción
El proyecto consiste en la síntesis de nanoestructuras porosas reguladas y homogéneas dopadas con plata (Ag) y cobre (Cu), las cuales presentan efectos osteogénicos beneficiosos. Asimismo, se plantea que el dopaje químico inducirá cambios en la permeabilidad microbiana, provocando la muerte de bacterias Gram positivas, Gram negativas y hongos. De manera adicional, se espera que la presencia de Ag y Cu en la superficie estimule un alto nivel de estrés oxidativo microbiano.
Todo lo anterior tiene como finalidad desarrollar biomateriales de titanio altamente biocompatibles y con capacidad de autodefensa frente a microorganismos que puedan impedir su funcionalidad ósea.
Problemática
Los accidentes automovilísticos en zonas suburbanas y urbanas generan percances que sugieren que una gran parte de la población expuesta sufrirá de fracturas óseas en diversas zonas del cuerpo, por lo que requerirán de reemplazos ortopédicos, dentales o maxilofaciales para poder lograr una completa rehabilitación. Por otra parte, otro tipo de trastornos de salud, como son malformaciones óseas, cáncer, amputaciones, por mencionar algunos ejemplos, demandarán la necesidad de implantes metálicos que sean capaces de satisfacer las necesidades clínicas para los que son diseñados.
De igual forma, a pesar de que el titanio (Ti) es un biomaterial altamente biocompatible (definido como la habilidad de un material para realizar una función deseada con respecto a una terapia médica, sin elucidar efectos adversos), cada vez se está reportando un mayor número de casos clínicos, preclínicos e in vitro que sugieren que el Ti propiamente no es tan biocompatible como se ha reportado en la literatura, información que denota la gravedad del tema por los serios problemas de salud y económicos que genera.
Este problema cada vez se vuelve más difícil de manejar por las instituciones de salud, debido al alto costo de los implantes ortopédicos, maxilofaciales y dentales, tornando esta necesidad en un serio problema económico, principalmente presente en la población joven y adulta. También, diversas enfermedades sistémicas asociadas a la pérdida de tejido óseo, como la osteoporosis, la diabetes, el cáncer, entre otros, conllevan al rápido fracaso de implantes y de diversos dispositivos biomédicos. Cuando estas patologías están presentes en el paciente, se contraindica el uso de implantes médicos, a menos que sea estrictamente necesario su uso.
En la actualidad, la tasa elevada de estas patologías en los pacientes mexicanos exige la fabricación de biomateriales que sean capaces de mejorar la biocompatibilidad, así como promover la regeneración de hueso sobre la superficie de estos, con el objetivo de poder recuperar su correcta función. El éxito de estos implantes se ha convertido en un importante reto clínico debido al alto incremento en la población senil, individuos que, en mayor tasa porcentual, presentan problemas como hueso de baja calidad o patologías como osteoporosis, diabetes mellitus o hueso irradiado debido a radioterapias.
Otro problema que va en aumento en la sociedad mexicana, así como en el estado de Baja California, es el incremento en los accidentes automovilísticos, los cuales generan diversos grados de traumatismos tan severos que incluyen la fractura o multifracturas de huesos en diferentes áreas del cuerpo. Este problema requiere, en la mayoría de los casos, tratamientos que implican el uso de implantes metálicos para llevar a cabo la rápida y correcta recuperación del paciente, y es indispensable el éxito de estos biomateriales para evitar problemas adversos y disminuir los costos médicos asociados.
Aunado a esto, los accidentes automovilísticos también involucran la necesidad de manejar tratamientos particularmente con biomateriales metálicos (ortopédicos o dentales) en pacientes de menor edad (p. ej., niños y adolescentes), los cuales deberán ser duraderos, propiedad que carecen los implantes manejados actualmente.
Objetivo
Sintetizar y elucidar el mecanismo de generación de nanoestructuras de TiO2 con dopaje Ag/Cu sobre la aleación para implantes médicos Ti6Al4V (ASTM E3-11) y su papel en la inducción osteogénica y antimicrobiana.
Impacto
El presente proyecto inició en una etapa de madurez tecnológica TRL 1, lo que permitió como resultados la formación de recursos humanos a nivel de maestría y doctorado. De igual manera, se generaron artículos de investigación científica en los que se demostró la funcionalidad de la tecnología desarrollada, particularmente en términos de reducción de la adhesión microbiana y de la maduración ósea.
La información obtenida posiciona a la tecnología con un potencial claro para escalar a niveles superiores de madurez tecnológica, abriendo la posibilidad de su futura comercialización.