Crearon un “vidrio” que puede imprimirse en 3D y después ayudar al cuerpo a formar nuevo hueso: el material se probó en cráneos de conejos y mostró un crecimiento óseo sostenido durante ocho semanas
Un estudio publicado en ACS Nano desarrolló un vidrio bioactivo que puede imprimirse en 3D sin plastificantes orgánicos y solidificarse a unos 700 °C; en pruebas preclínicas, el material favoreció la formación sostenida de nuevo tejido óseo.
Lo que parece un simple bloque de vidrio podría convertirse en una herramienta para reparar huesos. Investigadores desarrollaron un vidrio bioactivo que puede imprimirse en 3D y que, una vez colocado en un defecto óseo, puede servir como estructura para favorecer la formación de nuevo tejido.
El material tiene una característica poco habitual: antes de convertirse en una estructura sólida, se comporta como un gel que puede imprimirse y conservar formas complejas. Después, puede ser tratado mediante calor para obtener el andamio de biovidrio.
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El problema estaba en cómo imprimir el vidrio sin dañarlo
El estudio, publicado en ACS Nano, buscó resolver uno de los principales problemas de la impresión tridimensional de materiales inorgánicos destinados a aplicaciones biomédicas. Muchos de estos procesos necesitan plastificantes orgánicos para que el material pueda imprimirse, mientras que otros requieren temperaturas superiores a los 1,100 °C.
Los investigadores desarrollaron una alternativa utilizando nanopartículas de sílice con cargas eléctricas opuestas, combinadas con calcio y fosfato, elementos relacionados con la formación y mineralización del tejido óseo.
Una especie de “tinta” mineral que termina convertida en un andamio
La mezcla genera un gel inorgánico que puede utilizarse como una especie de “tinta” para impresión 3D. Una vez que adquiere la forma deseada, el material se somete a un tratamiento térmico de aproximadamente 700 °C, considerablemente menor que las temperaturas utilizadas en otros procesos de fabricación de vidrio y cerámica.
Pero la parte más interesante del experimento ocurrió cuando los investigadores llevaron el material del laboratorio a un modelo animal.
Lo pusieron a prueba directamente en huesos del cráneo
Para probar su capacidad de favorecer la reparación ósea, utilizaron los andamios impresos en 3D para tratar defectos en los huesos del cráneo de conejos. Los resultados se compararon con un andamio de sílice sin componentes bioactivos y con un sustituto óseo comercial.
El material comercial mostró inicialmente una formación de hueso más rápida. Sin embargo, con el paso de las semanas el comportamiento cambió: el vidrio bioactivo mantuvo una formación de tejido óseo más sostenida y, después de ocho semanas, concentró la mayor cantidad de hueso nuevo entre los materiales evaluados.
A las ocho semanas ocurrió la diferencia más importante
En contraste, el andamio compuesto únicamente por sílice mostró una formación ósea mínima, lo que apunta a la importancia de incorporar los componentes bioactivos al material.
El resultado es especialmente llamativo porque el objetivo no era simplemente fabricar una pieza con la forma de un hueso. La estructura impresa funciona como un andamio temporal para las células, proporcionándoles un espacio sobre el cual pueden adherirse y desarrollar nuevo tejido.
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El material también puede autorrepararse antes de convertirse en sólido
Además, los investigadores encontraron que los geles inorgánicos podían diseñarse para combinar resistencia mecánica, capacidad de autorreparación y buena precisión de impresión antes del tratamiento térmico. En sus experimentos, algunos de estos materiales alcanzaron un módulo de compresión de aproximadamente 2.3 MPa.
Esta capacidad es importante porque permite que el material conserve su estructura y pueda ser manipulado durante el proceso de fabricación sin depender de los aditivos orgánicos que suelen utilizarse para mejorar la impresión.
Todavía no significa que pueda utilizarse en pacientes
La propuesta todavía está lejos de convertirse en un tratamiento disponible para pacientes. Los resultados descritos corresponden a experimentos preclínicos, por lo que todavía se necesitan investigaciones adicionales para determinar cómo funcionaría el material en humanos.
Sin embargo, el estudio plantea una posibilidad interesante: en lugar de utilizar materiales orgánicos para hacer imprimible un sustituto óseo y después someterlo a temperaturas extremadamente altas, podría ser posible diseñar directamente una “tinta” mineral que pueda imprimirse, transformarse en un andamio y favorecer la formación de hueso.
Una “tinta” que podría convertirse en una nueva estructura ósea
El concepto podría abrir una vía para fabricar estructuras óseas personalizadas mediante impresión 3D, especialmente en lesiones donde se necesita reproducir formas complejas.
Por ahora, el experimento en conejos ofrece una primera señal de que un material que comienza como un gel imprimible puede terminar funcionando como algo mucho más parecido a una estructura sobre la que el propio hueso puede volver a crecer.
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