La sustitución de órganos y tejidos por agentes prostéticos requiere del uso de materiales biocompatibles que se adapten al cuerpo del usuario y a sus constantes cambios

La cirugía es uno de los principales procedimientos de intervención del organismo. Dependiendo del objetivo, la práctica quirúrgica puede tener fines meramente exploratorios o paliativos, restauradores o estéticos. En algunos casos, estos procedimientos tienen el objetivo de colocar implantes hechos de biomateriales para reforzar o sustituir funciones del organismo.

Estos agentes requieren de dos parámetros para su desarrollo: biofuncionalidad y biocompatibilidad. El primero se refiere a todos los requisitos necesarios para que el instrumento prostético cumpla sus funciones; el segundo, que el material sea aceptado por el organismo.

María Cristina Piña Barba ofreció a estudiantes de Ingeniería Biomédica de la Ibero Puebla un recorrido histórico del uso de biomateriales en el cuerpo humano. La primera generación llegó en los años 60 en forma de ojos de vidrio, clavos y aleaciones para caries. Para los años 80, más de tres millones y medio de personas en Estados Unidos tenían algún tipo de implante, el cual extendió la esperanza de vida de sus usuarios hasta 25 años.

Una segunda generación optó por el uso de elementos bioactivos y biodegradables con el fin de reparar tejidos e interactuar de forma complementaria con el organismo. Materiales como hidroxiapatita, titanio y vidrio permitieron realizar reconstrucciones óseas y cirugías maxilofaciales.

Los materiales de tercera generación (la actual) están diseñados para regenerar tejidos vivos o sustituirlos de manera robótica. Los andamios biológicos se construyen a partir de biomateriales que se articulan con células vivas, de tal manera que se pueden obtener constructos bioactivos. Una vez que este elemento es cultivado se puede implantar a un paciente.

La aspiración de las investigaciones es llegar a una cuarta generación de biomateriales que promuevan la regeneración celular de manera diferenciada para cada caso, lo que llevaría a sustituir los procesos de trasplante de órganos. “La próxima generación de biomateriales podrá controlar todos los movimientos atómicos para generar la vida que más convenga”, auguró Piña Barba.

Nuevas extremidades

Una persona que tiene una amputación ve mermada su movilidad, lo que la priva del acceso a múltiples derechos: trabajo, alimentación, vivienda digna, educación e igualdad. Por lo tanto, el trabajo en el desarrollo de prótesis se convierte en una apuesta por los derechos humanos.

De acuerdo con información proporcionada por Carlos Galván Duque Gastélum, el 0.5% de la población mundial requiere ortesis o prótesis. En México (2016) se registran más de 935,000 personas con alguna amputación; el 53% son del miembro inferior. Hay 10,000 amputaciones nuevas cada año, principalmente a causa de la diabetes.

El cuerpo humano está sujeto a cambios permanentes. Un estudio realizado por Duque Gastélum en la Ibero Ciudad de México encontró que la presión del miembro sobre el socket de la prótesis varía dependiendo de la actividad motriz: a lo largo del día, el volumen del muñón disminuye, especialmente en la zona posterior.

Un usuario que camina con normalidad puede generar una mala distribución de la presión de la prótesis, lo que deriva en lesiones de diferente grado. El proyecto emanado de estos hallazgos buscó crear sockets y pies prostéticos ajustables a estos y otros cambios fisiológicos.

Luego de diferentes pruebas en deportistas, se configuró un socket con remaches laminados que permite al usuario regular la presión sobre el muñón a lo largo del día de forma manual. Una nueva versión —aún en pruebas de prototipo— incluye alta tecnología que permite que los usuarios ajusten la presión a través de una aplicación para el teléfono.

De manera paralela se trabajó en el diseño de un pie ajustable. Se trata de una prótesis que permite a los usuarios desplazar las partes posterior y superior para crecer hasta cuatro tallas de zapato. El diseño está pensado especialmente para niños en desarrollo.

La unión de ambos proyectos dio como resultado el primer prototipo de socket y pie ajustables. Mientras los primeros pacientes comienzan a adaptarse a las prótesis, el equipo de investigación busca desarrollar prótesis de pie de talla pediátrica y continuar con la evaluación de respuestas dinámicas.