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Prueban diversas aleaciones de magnesio para implantes ortopédicos temporales

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La guía de tratamiento de las infecciones asociadas a dispositivos ortopédicos del IMSS indica que las cirugías ortopédicas implican complicaciones infecciosas superficiales o profundas; en coincidencia la OMS señala que las infecciones quirúrgicas provocan pasar hasta 400 mil días más en el hospital con un costo adicional de 900 millones de dólares.

Frente a ese fenómeno, un grupo científico liderado por Lucien Veleva Muleshkova, investigadora del Departamento de Física Aplicada del Cinvestav Mérida, emprendió un estudio con el objetivo de caracterizar materiales basados en magnesio y calcio para ser usados en implantes óseos temporales, con capacidad de biodegradarse en las soluciones fisiológicas del organismo, además de presentar cualidades antimicrobianas.

El estudio se ha realizado en colaboración con investigadores del Helmholtz-Zentrum Hereon, Institute of Material and Process Design (Geesthacht), de Alemania, donde se fabrican los materiales. “Trabajamos en una aleación sobre cuya superficie se han depositados nanopartículas de plata (se conoce que la plata tiene propiedades antimicrobianas) y en colaboración con la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL), hemos analizado cómo esas micropartículas pueden eliminar la actividad de dos de las bacterias más reconocidas durante una cirugía”, señaló Veleva Muleshkova.

Parte de esta investigación es resultado de la tesis de doctorado presentada por José Luis Murguía, quien analizó el proceso de degradación de la aleación magnesio y calcio comparado con el magnesio, expuestos a la solución de Hank (sustancia diseñada como similar a las soluciones fisiológicas humanas) y posteriormente con nanopartículas de plata con diferentes tamaños en sus superficies.

Con los métodos analíticos de Kirby-Bauer y el caldo de Muller-Hinton se ha determinado el efecto inhibidor de las nanopartículas de plata en el crecimiento de las bacterias Staphylococcus aureus y Escherichia coli (presentes en una operación de implante). Los investigadores consideran que la liberación de iones de plata y su penetración-rompimiento de la membrana de la bacteria, ha permitido un control de su actividad infecciosa.

En una investigación previa, el grupo de Lucien Veleva reportó el estudio de otra aleación de magnesio-aluminio-zinc (AZ31), sobre cuya superficie se depositó un recubrimiento de fluoruro de magnesio y quitosano (fibra derivada de la quitina que se extrae de los caparazones de cangrejo). Para analizar el proceso de degradación en el cuerpo, los investigadores emplearon un fluido similar al del organismo humano y se observó que el quitosano puede reducir el crecimiento de la bacteria Klebsiella pneumoniae en un 60 por ciento después de 24 horas de incubación, por lo cual la superficie de AZ31 modificada es capaz de inhibir su crecimiento.

“La tendencia es buscar y caracterizar materiales aptos para el diseño de implantes temporales biodegradables de tercera generación, porque los permanentes, hechos con metales tradicionales, pueden ser tóxicos, requieren cuidados especiales en los pacientes, como bajar de peso, evitar alimentos alcalinos o ácidos, mientras las aleaciones de magnesio son más compatibles con el cuerpo humano, además de presentar propiedades antimicrobianas al ser modificada su superficie”, sostuvo Lucien Veleva.

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El magnesio y sus diversas aleaciones son un material ligero de interés para el diseño de implantes temporales al presentar cualidades biodegradables, biocompatibles y reabsorbibles en soluciones fisiológicas, porque libera iones no tóxicos, que el organismo puede usar en la síntesis de proteínas, activación de enzimas, regulación de la actividad del sistema de nervios o muscular, el contenido de glucosa en la sangre y la presión sanguínea.

Por sus ventajas, este metal y sus aleaciones se consideran materiales aptos para el diseño de nuevos dispositivos ortopédicos biodegradables e implantes temporales con una vida de entre 12 y 18 semanas, mientras que el tejido óseo sana, sin necesidad de ser retirados con una cirugía posterior, además de presentar una elasticidad cercana a la de los hueso cortos.

En años recientes, en la matriz de magnesio se ha introducido calcio porque es el mayor componente en los huesos y forma el complejo de hidroxiapatita que les proporciona la rigidez o estabilidad y sus iones son esenciales para la transmisión de señales químicas de las células. Por otro lado, “la creciente lucha contra las infecciones bacterianas durante la cirugía requiere el desarrollo de dispositivos y materiales médicos con propiedades antimicrobianas”, sostuvo Lucien Veleva Muleshkova.

Los resultados de este grupo científico integrado por investigadores del Cinvestav, la UANL, el Centro de Investigación Metalúrgica de España y de la Universidad Estatal de Mississippi, han publicado sus resultados en revistas como Journal of Magnesium and Alloys, Metals y Journal of Electrochemical Society.

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