Novedoso implante quirúrgico mata bacterias causantes de infecciones sin comprometer integración de tejidos

En todo el mundo se realizan de forma rutinaria numerosas cirugías, incluidas el reemplazo de cadera y rodilla. Una complicación importante de estos procedimientos es la colonización bacteriana en los implantes, un factor principal que conduce al fracaso del implante y a resultados postoperatorios adversos. Normalmente, los materiales utilizados en estos implantes, desarrollados hace más de medio siglo, carecen de resistencia inherente a las infecciones. Si bien los antibióticos se usan comúnmente como medida preventiva, aún pueden surgir infecciones peligrosas después de la cirugía o como infecciones secundarias tardías. En los casos en que las infecciones forman una delgada biopelícula sobre el implante, se emplean antibióticos sistémicos. Sin embargo, aproximadamente el 7 % de estas cirugías requieren revisión, lo que implica la extracción del implante, una limpieza profunda, un tratamiento con antibióticos y una reimplantación.

Investigadores de la Universidad Estatal de Washington (Pullman, WA, EUA) han diseñado un nuevo implante quirúrgico que ha demostrado una notable eficacia del 87 % en la eliminación de bacterias que causan infecciones por estafilococos en pruebas de laboratorio. Este avance podría mejorar significativamente el control de infecciones en varios procedimientos quirúrgicos comunes. El equipo de investigación utilizó tecnología de impresión 3D para mejorar un implante típico de aleación de titanio integrando un 10 % de tantalio, conocido por su resistencia a la corrosión, y un 3 % de cobre. El componente de cobre rompe eficazmente las paredes celulares de la mayoría de las bacterias al contacto.

Imagen: Los investigadores probaron la resistencia del nuevo material impreso en 3D hasta la fatiga (Fotografía cortesía de los servicios fotográficos de WSU)

Además, la adición de tantalio promueve la integración celular saludable y el crecimiento del tejido óseo, ayudando así a la recuperación del paciente. Los investigadores de WSU dedicaron tres años a un examen exhaustivo de su prototipo de implante, analizando su resistencia mecánica, compatibilidad biológica, eficacia antibacteriana y propiedades de desgaste. Esta evaluación se extendió tanto a entornos de laboratorio como a estudios de modelos animales. Un aspecto crucial de su investigación fue garantizar que los iones metálicos del implante no erosionen los tejidos adyacentes, lo que podría provocar toxicidad. En el futuro, el equipo tiene como objetivo mejorar la tasa de eliminación bacteriana para superar el estándar del 99 % sin afectar la integración del tejido. Además, se están centrando en garantizar la durabilidad del implante en condiciones de la vida real, como las demandas de actividades como el senderismo para pacientes con prótesis de rodilla.

"La infección es un problema para el que no tenemos una solución", afirmó Amit Bandyopadhyay, Profesor Distinguido de Boeing en la Escuela de Ingeniería Mecánica y de Materiales de WSU. “En la mayoría de los casos, el implante no tiene poder defensivo contra la infección. Necesitamos encontrar algo en lo que el material del dispositivo en sí ofrezca cierta resistencia inherente, más que simplemente proporcionar control de infecciones basado en medicamentos. Aquí estamos diciendo, ¿por qué no cambiar el material en sí y obtener una respuesta antibacteriana inherente del propio material?

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Universidad Estatal de Washington