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Los implantes se emplean mucho en operaciones ortopédicas, maxilofaciales y orales y, por lo general, están hechos de aleaciones metálicas. El proceso de colocación del implante suele requerir perforar el hueso para crear un orificio antes de insertar el implante, que se mantiene inicialmente en su posición gracias a la carga (presión). Para que este procedimiento tenga éxito, el hueso debe cicatrizar alrededor del implante, asegurándolo en su lugar.
«Si todo va bien, el implante permanece en su sitio durante mucho tiempo, quizá para siempre —explica Guillaume Haiat, director de investigación del Centro Nacional de Investigación Científica de Francia y coordinador del proyecto BoneImplant—. Si no, entonces se crea una especie de círculo vicioso, ya que, sin una buena cicatrización, la interfaz no es sólida, lo que induce micromovimientos entre el hueso y el implante». Estos micromovimientos impiden la cicatrización y, a la larga, provocan el fracaso del implante.
En el proyecto BoneImplant, financiado por el Consejo Europeo de Investigación (CEI), Haiat dirigió un consorcio de investigadores que desarrollaron métodos de cuantificación innovadores para supervisar el éxito de los implantes. La investigación se diseñó para tener una repercusión práctica en los pacientes, y los resultados del proyecto permitieron crear dos nuevas empresas biomédicas emergentes.
Modelización, intervenciones quirúrgicas y cuantificación
En primer lugar, el equipo empleó diferentes técnicas de modelización por ordenador para crear simulaciones de implantes complejas, lo que incluyó el análisis de la dinámica de fluidos en cavidades nanoscópicas: pequeños agujeros en el hueso que son fundamentales para la cicatrización ósea, un proceso conocido como «remodelación ósea».
«Aún no se comprende del todo el mecanismo preciso que subyace a esta remodelación, pero sabemos que está relacionado con el flujo de fluidos en estas cavidades ya que, de este modo, las células detectarán y responderán a la carga del implante», explica Haiat.
El proyecto se concibió para ir más allá de los avances científicos y tener una repercusión práctica, por lo que sus investigadores también emplearon la cirugía experimental para llevar a cabo el seguimiento directo de los implantes. En estas intervenciones quirúrgicas se empleó un nuevo tipo de implante con forma de moneda diseñado en concreto para estos experimentos.
«Disponemos de un entorno estandarizado para hacer las mediciones de una manera relativamente simple y reproducible, lo cual es muy importante si se quiere comprender lo que está pasando», observa Haiat.
La tercera parte del proyecto se centró en el desarrollo de técnicas multimodales de cuantificación experimental para medir y obtener datos de los implantes recién insertados como, por ejemplo, la microtomografía de neutrones, la espectroscopia Raman y una innovación del proyecto BoneImplant: «Somos los primeros en emplear la ecografía para observar la superficie de contacto del implante óseo», agrega Haiat.
Creación de nuevas empresas emergentes
«En este proyecto, vamos más allá de la investigación fundamental y llegamos hasta la cama del paciente —afirma Haiat—. Esto significa que creamos empresas y productos sanitarios para mejorar de verdad la salud del paciente y ofrecer una medicina personalizada».
Los resultados del proyecto dieron lugar a dos empresas emergentes. WaveImplant, que ya lleva unos años en funcionamiento, ha creado un producto sanitario que utiliza la ecografía cuantitativa para medir la estabilidad de implantes dentales. Los cirujanos pueden utilizar este dispositivo para decidir cómo adaptar sus intervenciones. Se espera que los ensayos clínicos en humanos se lleven a cabo el año próximo.
En noviembre de 2022 se creó otra empresa emergente, ImpacTell, que utiliza métodos acústicos innovadores desarrollados en el proyecto para medir la estabilidad de las prótesis de cadera. Cuando los cirujanos martillean las prótesis, se guían por ruidos específicos que sugieren que la prótesis es estable y, sobre todo, por su propiocepción. «El producto que desarrollamos ayuda a cuantificar esta sensación», agrega Haiat. Se espera que los ensayos clínicos empiecen en 2025.
Colaboración internacional
BoneImplant fue un proyecto internacional en el que colaboraron investigadores de diferentes países como, por ejemplo, Francia y Corea del Sur. El CEI ayudó a contratar a un becario posdoctoral de Corea del Sur en el laboratorio de Haiat, lo que dio lugar a otro proyecto financiado conjuntamente por los Gobiernos francés y surcoreano.
Y gracias al apoyo de la Unión Europea y al éxito del proyecto, Haiat dirige ahora un laboratorio franco-canadiense, en el que cincuenta científicos trabajan para promover el proyecto BoneImplant. «Eso también es gracias al CEI y al reconocimiento europeo», concluye Haiat.