El cartílago sintético por impresión 3D que puede ser perfectamente formado para adaptarse a una articulación de la rodilla ha sido diseñado por científicos de los Estados Unidos.
La Duke University de Carolina del Norte confirmó que el avance permitirá a los cirujanos acceder a las piezas de reemplazo mediante impresión 3D que son una coincidencia exacta para la anatomía del paciente.
Las rodillas humanas vienen con un par de amortiguadores incorporados llamados meniscos, cápsulas en forma de oreja cartilaginosa, que están ubicadas entre los huesos del muslo y la espinilla, y que amortiguan cada paso.
Pero toda una vida de desgaste puede dañar permanentemente las articulaciones, lo que lleva al dolor y un mayor riesgo de desarrollar artritis.
El nuevo cartílago basado en hidrogel es el primero en igualar el cartílago humano en cuanto a resistencia y elasticidad, al tiempo que permanece la impresión 3D estable e inmóvil dentro del cuerpo.
«Hemos hecho muy fácil la tarea de imprimir algo que sea muy parecido a las propiedades mecánicas del cartílago humano, en un proceso relativamente simple y barato«, dijo el Dr. Benjamin Wiley, profesor asociado de química de la Duke.
«La forma es un gran problema para el menisco, ya que se encuentra bajo mucha presión, y si la prótesis no te queda perfecta se podría deslizar hacia fuera, o ser debilitante y doloroso«.
Los implantes actuales no coinciden con la fuerza y elasticidad del cartílago original, o no son biocompatibles, lo que significa que no apoyan el crecimiento de las células para estimular la cicatrización del entorno del sitio.
Feichen Yang, un estudiante graduado en el laboratorio de Wiley, creó el nuevo cartílago sintético mezclando dos tipos de hidrogel junto con un tipo especial de arcilla que permite su impresión.
Una realidad estadística que urge a una actuación
En la actualidad, alrededor del 15 al 20% de los pacientes están descontentos después de su cirugía de reemplazo de rodilla, y con alrededor de 50.000 cirugías de reemplazo de rodilla que tienen lugar al año en el estado español, es una cantidad de insatisfacción alarmante.
Sin embargo, las tasas de insatisfacción por el reemplazo de la rodilla no tienen por qué ser tan grandes, una sola talla y una única forma definitivamente no se ajustan a todos, y es ahí donde los implantes 3D específicos para pacientes específicos encajan a la perfección.
Con un reemplazo tradicional de rodilla, varias opciones de tamaño están disponibles, pero son todas de la misma forma. El problema con las rodillas es que son muy complejas y cada individuo no solo tiene diferente tamaño de rodillas, si no también diferentes formas y contornos. Los pacientes quieren la mejor rodilla posible, que va a darles la mejor función y que va a sentirse lo más cerca posible de una rodilla normal y natural, y las prótesis personalizadas con la planificación 3D e impresión 3D son la mejor manera de lograrlo.
La prótesis realizada con impresión 3D está diseñada para ajustarse perfectamente a los contornos y la forma exactos de la rodilla de cada paciente, basándose en una tomografía computarizada que proporciona la anatomía exacta del paciente. Con una prótesis estándar, se termina cortando el hueso del paciente para que se ajuste a la prótesis, a menudo teniendo que quitar más hueso de lo que uno quisiera. Con un implante 3D específico para el paciente, el implante se ajusta a los huesos del paciente con precisión milimétrica, lo que significa que los cortes óseos son mucho más pequeños, lo cual es beneficioso en varios niveles: primero, no necesita una cirugía de revisión más adelante; y en segundo lugar, menos remoción de hueso significa un área superficial más grande para la fijación de la prótesis, y por lo tanto una fijación más fuerte y mejor entre el hueso y el implante. La sangre perdida durante el procedimiento también se reduce con una rodilla personalizada, ya que puede ser menos invasivo, y el procedimiento es en realidad un poco más rápido.
El resultado más importante es la satisfacción del paciente, y con una prótesis impresa en 3D las tasas de satisfacción de los pacientes de rodilla son alrededor del 95%.
Cada paciente es diferente, cada rodilla es diferente y la impresión en 3D son la mejor manera de avanzar en la cirugía de reemplazo de rodilla de alta gama, aseguran los traumatólogos de la Duke Universty.
Qué material se utiliza
El material a base de hidrogel se afirma que es el primero en igualar el cartílago humano en cuanto a resistencia y elasticidad, al mismo tiempo que se puede imprimir en 3D y estable dentro del cuerpo. Para demostrar cómo podría funcionar, los investigadores utilizaron una impresora 3D de 250 € para crear meniscos personalizados de una rodilla.
«Hemos hecho muy fácil ahora para cualquiera imprimir algo que está muy cerca en sus propiedades mecánicas al cartílago, en un proceso relativamente simple y barato«, dijo el profesor Benjamin Wiley.
Los hidrogeles han estado ganando importancia como un reemplazo para el cartílago perdido ya que son biocompatibles y comparten una estructura molecular muy similar al cartílago.
«Los geles actuales que están disponibles no son realmente tan fuertes como los tejidos humanos, y generalmente, cuando salen de una boquilla de la impresora no se fijan automáticamente ya que son en su mayoría agua«, dijo Wiley.
Al cambiar las cantidades relativas de los dos hidrogeles, se podría ajustar la fuerza y la elasticidad de la mezcla para llegar a una fórmula que mejor se adapte a la del cartílago humano.
También se ha probado mezclar el gel con una arcilla de nanopartículas para hacer la impresión 3D del cartílago de imitación.
En una simple demostración, se cogió una tomografía computarizada como modelo de plástico de una rodilla y se utilizó la información de la exploración para imprimir nuevos meniscos en 3D usando su doble red de hidrogel. Todo el proceso, desde el escaneo hasta el menisco terminado, tardó solo un día.
