Si bien las imágenes de rayos X pueden evaluar la curación ósea después de la cirugía, un implante inteligente y confiable podría evitar la exposición innecesaria a la radiación.

Los implantes inteligentes se han desarrollado con una variedad de funcionalidades. Sin embargo, la integración de la electrónica para la detección, el almacenamiento de energía y la comunicación inalámbrica en dispositivos pequeños plantea desafíos importantes.

«Una solución viable a todos estos desafíos es crear una nueva clase de implantes inteligentes que puedan usar sus componentes para lograr funcionalidades avanzadas sin usar una fuente de alimentación externa y componentes electrónicos voluminosos», explicó Amir Alavi, profesor del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental. y el Departamento de Bioingeniería de la Universidad de Pittsburgh.

El equipo de investigación de Alavi desarrolló recientemente un implante inteligente y autoconsciente para detectar fusiones espinales para la curación ósea. «Esto es de importancia clínica, ya que estos dispositivos ofrecen a los médicos la capacidad de evaluar directamente y con mayor precisión la progresión de la fusión en comparación con las imágenes radiográficas avanzadas», dijo Alavi. «Tenga en cuenta que las pruebas de imagen también son costosas y exponen a los pacientes a una radiación significativa».

La columna vertebral está formada por huesos o vértebras, separados por cojines esponjosos llamados discos intervertebrales que se apilan uno encima del otro. Cuando se extirpa quirúrgicamente un disco enfermo o degenerado, las jaulas de fusión intervertebral facilitan la fusión intervertebral en el espacio entre las vértebras adyacentes. Las jaulas tienen una abertura grande para acomodar injertos óseos y aberturas más pequeñas para la regeneración ósea.

El equipo de investigación de Alavi ha producido una jaula de fusión que puede autoevaluar el progreso de la fusión espinal en función de la carga detectada por la jaula inteligente. «Estamos desarrollando estos implantes utilizando nuestra tecnología patentada de meta-tribomateriales», dijo.

Cuando se inserta en el espacio del disco, el Smart Fusion Cage soporta inicialmente una gran parte de la carga espinal. Durante la curación, la tensión ejercida sobre la jaula disminuye gradualmente y cambia a la estructura ósea que se forma dentro y alrededor de la jaula. Se mide continuamente una señal de tensión generada por la jaula autoconsciente, que es proporcional a las fuerzas ejercidas sobre su estructura: la tensión disminuye durante el proceso de fusión.

El equipo realizó pruebas mecánicas en los implantes para evaluar sus propiedades de fatiga estática y dinámica utilizando protocolos estándar como los de la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales (ASTM). «También probamos estos implantes espinales en modelos de columna vertebral sintética y columna humana cadavérica», explicó Alavi.

“Si bien los implantes ortopédicos parecen ser el área de aplicación más inmediata, otras áreas médicas también pueden beneficiarse de nuestra tecnología. Por ejemplo, el mismo enfoque se puede utilizar para desarrollar stents cardíacos inteligentes con capacidades de detección y recolección de energía”, agregó.

Referencia: Amir Alavi, et al., Implantes de metamateriales autoalimentados específicos del paciente para detectar el progreso de la cicatrización ósea, Materiales funcionales avanzados (2022). DOI: 10.1002/adfm.202203533

DEJA UNA RESPUESTA

Por favor ingrese su comentario!
Por favor ingrese su nombre aquí

12 − 5 =