El equipo de científicos de la pequeña empresa innovadora Biomimetix, al darse cuenta del desarrollo de NUST "MISiS", por primera vez en el mundo ha implantado con éxito una prótesis híbrida biomimética que imita la estructura del hueso a partir de una aleación de titanio y polietileno de peso molecular ultra alto en el fémur. La operación exitosa fue encargada por una de las Clínicas Veterinarias de Moscú MedVet.
La operación para implantar una prótesis experimental biomimética (similar en estructura a los tejidos de un organismo vivo) para un perro que padece osteosarcoma del fémur se realizó con éxito en agosto de 2018. Después de unos días, el animal pudo volver a caminar y, según las previsiones, la movilidad pronto se recuperará por completo.
El osteosarcoma (sarcoma osteogénico) es un tumor canceroso de rápido crecimiento cuyas células provienen del tejido óseo, lo que lleva a su destrucción gradual y, en consecuencia, a la pérdida de movilidad. El osteosarcoma es el tipo más común de tumor óseo tanto en humanos como en animales.
El tratamiento necesariamente incluye un curso de quimioterapia y cirugía para extirpar el tejido afectado. Las tecnologías avanzadas permiten llevar a cabo una cirugía para preservar los órganos: en este caso, se coloca un implante de metal, cerámica o polímero en lugar de la porción extraída del hueso. A pesar de que estas prótesis pueden restaurar la movilidad, tienen una estructura muy diferente del tejido óseo, y esto puede conducir a una serie de dificultades significativas.
Fig. 1 - Radiografía de la extremidad posterior del animal antes de la cirugía. El osteosarcoma afecta a casi 11 cm de tejido óseo.“Los materiales tradicionales para prótesis médicas tienen una serie de inconvenientes importantes: por ejemplo, los implantes de titanio toman demasiada carga destinada al hueso, y este último comienza a adelgazarse. En esta situación, el hueso en la unión con la prótesis puede romperse. La cerámica es otra opción, pero es más frágil, lo que puede limitar el tamaño del hueso reemplazado. Además, la estructura de estos materiales no les permite "crecer juntos" con el hueso; se requiere una fijación constante y apretada ", explica Fedor Senatov, Director General de Biomimetix, investigador del Centro de Materiales Compuestos de NUST" MISiS ".
El equipo de Biomimetix lleva varios años desarrollando implantes biomiméticos. Los científicos trabajan con polietileno de peso molecular ultra alto, un material biocompatible probado, pero lo modifican de una manera única, dando a los implantes la estructura deseada. Esta es la primera experiencia del mundo en la creación de prótesis biomiméticas a partir de dicho material polimérico.
Fig. 2 - Imagen de rayos X de la extremidad posterior del animal después de la colocación del implante.
Por orden de la red de centros veterinarios MedVet, en agosto de este año, el equipo de Biomimetix desarrolló una prótesis femoral biomimética experimental para un perro con osteosarcoma.
“Dado que el perro resultó ser grande: el mastín, se acostumbró a moverse activamente y se necesitaron unos 11 cm para extraer el hueso, se decidió hacer la prótesis híbrida. En un tubo de titanio hecho por impresión en 3D por nuestros socios, Konmet, construimos una capa de polietileno continuo de peso molecular ultra alto y el interior estaba hecho de polietileno poroso de peso molecular ultra alto idéntico a la estructura del hueso esponjoso. Durante la operación, parte del recubrimiento se cortó para "ajustar" el implante al hueso. Pocos días después de la operación, el perro pudo caminar por completo. Si la fusión del polímero con el tejido óseo es exitosa, después de un tiempo será posible retirar las placas de fijación ", dice Fedor Senatov.
Fig. 3 - Implantes con un componente de refuerzo de titanio, un núcleo de polímero "esponjoso" y una cubierta de polímero "cortical".“Mis colegas y yo realizamos con éxito una operación de prótesis. El implante es fuerte, su tamaño corresponde al peso del perro y al tamaño del hueso. Los resultados a largo plazo son más importantes aquí, de modo que el implante se implanta y crece en el hueso. Entonces habrá un gran progreso, pero lleva tiempo. Mientras observamos al perro, actualmente está recibiendo quimioterapia ”, dice el médico jefe de MedVet, Ph.D. Ilya Vilkovsky.
Según los desarrolladores, la preparación tomó 2 semanas, tiempo durante el cual lo hicieron:
- desarrollo del diseño del implante para rayos X,
- modelado 3D
- realización de simulaciones por computadora,
- desarrollo de soluciones de ingeniería para cambiar la tecnología de creación de un implante híbrido,
- obtención de muestras de prueba,
- realización de pruebas mecánicas,
- fabricación del implante final.