Biomateriales

 
BIOMATERIALES | Pío González

“…al caer me rompí la cadera y ahora llevo una prótesis de titanio”, “…me dio el infarto de madrugada, me pusieron un stent y el mismo día me fui para casa”, “…desde el accidente de moto llevo varios tornillos en la tibia”, “…el dentista me dice que la única solución es que me ponga dos implantes”… Todos hemos oído comentarios similares en nuestro entorno cercano y esto nos demuestra que los biomateriales forman ya parte de nuestras vidas.

Hoy en día, nuestra sociedad demanda una mayor calidad de vida y soluciones para resolver los problemas médicos de una población cada vez más envejecida. Una buena parte de estas soluciones médicas pasan por utilizar “sustancias, de origen natural o sintético, en aplicaciones protésicas, diagnósticas, terapéuticas o de almacenamiento y que no afectan de forma adversa a los organismos vivos y sus componentes”. Así es como el Instituto Nacional de Salud Americano define los biomateriales.

Vemos pues que los biomateriales se utilizan para reemplazar órganos y tejidos dañados con la intención de aliviar el dolor, como es el caso de las prótesis de cadera, de rodilla o los espaciadores intervertebrales para hernias discales. También es muy importante su utilización para restablecer y mejorar la función de esos órganos o tejidos, como cuando se precisa un marcapasos para el corazón o una lente intraocular para las cataratas. Incluso para solventar y corregir problemas estéticos también se utilizan biomateriales, por ejemplo, con los rellenos de silicona en las mamoplastias o los colágenos y biocerámicas en cirugías maxilofaciales. Otros biomateriales facilitan la curación, como ocurre con las suturas que permiten cerrar las heridas y las fijaciones óseas en casos de traumatismos. Por último, existe un amplio abanico de biomateriales de todo tipo que se emplean como material auxiliar en tratamientos y diagnósticos, tal como los catéteres, drenajes, sondas, apósitos, etc.

La historia de los biomateriales es realmente fascinante. La idea de utilizar materiales de uso común en el cuerpo humano es ya muy antigua. Los arqueólogos han encontrado muchas evidencias de este hecho en diversas civilizaciones (p. ej., egipcios, etruscos, mayas…) donde utilizaban las conchas de moluscos, el marfil, piezas de madera o metales. Uno de los hallazgos más recientes trata sobre el implante dental más antiguo de Europa, localizado en un yacimiento en Francia, que consiste en un perno de hierro insertado en un incisivo superior y data de 2300 años atrás.

Podríamos citar otros muchos ejemplos pero realmente debemos situar el inicio de la era de los biomateriales hacia el año 1870, cuando se establecen las técnicas quirúrgicas asépticas, pues es cuando su aplicación clínica se realiza con ciertas garantías de éxito. A partir de ahí, a lo largo del siglo XX, muchos investigadores y clínicos fueron introduciendo diversos metales con fines terapéuticos en traumatología. Este grupo de materiales metálicos está formado principalmente por aceros inoxidables, aleaciones con níquel (Ni) o vanadio (V), el cobalto-cromo-molibdeno (CoCrMo), el tantalio (Ta) y el titanio (Ti) puro o aleado con V y aluminio (Al), que son empleados sobre todo en prótesis de cadera, rodilla, implantes dentales, tornillos y fijaciones óseas.

A raíz de la Segunda Guerra Mundial surgen los primeros materiales acrílicos, dando inicio a una amplia familia de polímeros que abarca una variedad importante de materiales, como la silicona, nylon, poliestirenos y un largo etcétera, destinados a la fabricación de implantes, cementos acrílicos, suturas y dispositivos auxiliares.

Llegada la segunda mitad del siglo XX, nos encontramos con dos casos de éxito muy destacados, como son el reemplazo total de cadera con prótesis cementada y el de corazón artificial total, ya en los años 70. En este periodo también se desarrolla una nueva generación de biomateriales donde se plantea un cambio de enfoque; se trata de diseñar biomateriales bioactivos orientados a interactuar con los tejidos vivos procurando así su regeneración.

Un buen ejemplo de esta evolución lo encontramos en la familia de los materiales cerámicos. Desde un principio, la alúmina o la circonia se vienen utilizando ampliamente en dispositivos biomédicos y destacan por su carácter inerte y bajo coeficiente de fricción. Hoy en día, hablamos ya de la tercera generación de biocerámicas, basadas fundamentalmente en estructuras porosas de sílice o fosfato cálcico, que pueden liberar fármacos y que presentan propiedades bioactivas, biodegradables y reabsorbibles orientadas a la regeneración del tejido óseo.

Este alto grado de desarrollo de los biomateriales solo es posible gracias al esfuerzo de equipos multidisciplinares, agrupados en torno a la ingeniería biomédica, que aglutina los conocimientos de ámbitos tan diversos como la medicina, la ingeniería, la biología y otras ciencias básicas (física, química, ciencia de materiales).

Estas son las soluciones actuales, pero las aportaciones de tecnologías emergentes como la nanotecnología, la ingeniería de tejidos y la terapia celular abren un nuevo escenario hacia la medicina regenerativa. Estos avances suponen un salto cualitativo que apuesta por un cambio del concepto de la sustitución por la idea de la regeneración, cuyos resultados veremos en un futuro próximo.

SOBRE EL AUTOR:

Pío González es Profesor Catedrático en la Universidad de Vigo. Coordinador del Grupo de Nuevos Materiales en el Departamento de Física Aplicada en la Universidad de Vigo. Coordinador de la Red Gallega de Biomateriales.