Los alambres de aleación de magnesio proporcionan suficiente elasticidad y resistencia para uso médico, pero han resultado difíciles de utilizar en implantes bioabsorbibles debido a su alta tasa de degradación
Investigadores de IMDEA Materiales y el fabricante alemán de equipos médicos Meotec GmbH han creado el primer proceso continuo y escalable de forma industrial para la modificación superficial de alambres de aleación de magnesio bioabsorbibles del mundo.
Los resultados, recogidos en dos artículos científicos publicados (aquí y aquí), podrían tener importantes repercusiones en el uso futuro de estos alambres para aplicaciones biomédicas.
Los alambres de magnesio modificados superficialmente ofrecen un enorme potencial en diversas aplicaciones, desde uso en los implantes y en el cierre de heridas, a los stents cardiovasculares, a la regeneración nerviosa y como refuerzo polimérico en placas de fijación de traumatismos.
Las dos publicaciones describen cómo los investigadores crearon una novedosa técnica para la fabricación continua y la modificación superficial de alambres de aleación de magnesio WE43 mediante la Oxidación Electrolítica por Plasma (PEO).
Al mejorar la resistencia de la superficie a la corrosión, este proceso permitió a los científicos superar dos de los mayores obstáculos para el uso de alambres de magnesio en implantes biomédicos: su rápida velocidad de degradación y la consiguiente pérdida de prestaciones mecánicas.
«En la actualidad, no existe en el mercado ningún dispositivo médico basado en alambre de magnesio aprobado comercialmente, porque la elevada relación superficie-volumen del alambre de magnesio provoca su rápida degradación», explica Syed Wahaaj Ali Rizvi, investigador de IMDEA Materiales y becario Marie Curie.
«Sin embargo, aplicando estos nuevos avances en la modificación de superficies, no sólo conseguimos reducir esa tasa de degradación, sino que también pudimos mejorar sus prestaciones mecánicas y biológicas».
«Por ejemplo, en nuestro estudio reciente, demostramos que, sin modificación de la superficie, los alambres se disolvían en un entorno de pruebas acelerado que facilita la simulación del fluido corporal a 37 grados en 24 horas.»
«Con nuestras modificaciones, permanecieron intactos durante siete días. Incluso, después de cuatro días, seguían demostrando más de 100 MPs de fuerza».
Rizvi fue uno de los investigadores que participaron en las publicaciones, junto con sus compañeros de IMDEA Materiales, el Prof. Javier LLorca, el Prof. Carlos González, la Dra. Mónica Echeverry Rendón, el Dr. Muzi Li y Guillermo Domínguez.
El trabajo también contó con las aportaciones del Dr. Alexander Kopp, Leon Tillman, Tim Mayer y Kerstin van Gaalen, de Meotec, otra investigadora Marie Curie del proyecto.
Y el Dr. Kopp expresó su confianza en que la investigación conduzca a un mayor interés industrial en el desarrollo y uso ulteriores de los alambres de magnesio modificados superficialmente.
«Esperamos que nuestro nuevo proceso PEO continuo («C-PEO”) genere un impacto considerable en la industria», afirmó el Dr. Kopp. «Ya que el PEO es uno de los tratamientos superficiales más importantes para mejorar la resistencia superficial y la corrosión».
«Como el magnesio es propenso a la corrosión, la elevada fracción superficial y la relación de aspecto de estos alambres hacen que un tratamiento superficial adecuado sea de suma importancia.»
«Ahora, dicho tratamiento PEO puede escalarse potencialmente a líneas de alta productividad pasando de un proceso por lotes a un proceso bobina a bobina.»
Los estudios muestran que las novedosas técnicas de modificación superficial dieron lugar a un patrón de corrosión más uniforme de los alambres a medida que se disolvían. Y la alteración de la estructura superficial para crear una estructura más porosa, también resultó más propicia para la supervivencia de las células necesarias para el crecimiento del tejido regenerativo.
El siguiente paso en el desarrollo de una nueva línea de dispositivos médicos basados en alambre de magnesio podría requerir la finalización de unos ensayos clínicos adicionales.
IMDEA Materiales y Meotec han colaborado frecuentemente en los últimos años a través de becas Marie Curie, doctorados industriales y proyectos europeos como BIOMET4D, y seguirán reforzando sus colaboraciones en el futuro.
