Para el tratamiento de fracturas óseas complejas o incluso de pérdidas de partes del hueso, los cirujanos suelen utilizar implantes metálicos. En este contexto, el magnesio biodegradable y sus aleaciones son alternativas atractivas a los materiales tradicionales, como el titanio bioinerte. Los implantes fabricados con este metal ligero presentan ventajas, ya que pueden biodegradarse en el organismo, que puede absorber el magnesio como nutriente mineral, por lo que no es necesaria una segunda intervención quirúrgica para retirar el implante.
Para favorecer una cicatrización rápida, el diseño de los implantes o de sus superficies debe promover la adhesión celular o incluso el crecimiento celular en el interior del implante. Por ello, los investigadores han desarrollado un nuevo procedimiento para la fabricación de implantes de magnesio que contienen numerosos poros con una estructura ordenada, pero que conservan su estabilidad mecánica.
Para crear una estructura porosa, los investigadores imprimieron primero una plantilla de sal tridimensional con una impresora 3D. Dado que la sal de mesa pura y estándar no es adecuada para la impresión, desarrollaron con este fin una pasta de sal de consistencia gelatinosa. Mediante el proceso de impresión, los investigadores pueden ajustar el diámetro y el espaciado de los puntales de la plantilla de sal.
Para obtener una resistencia mecánica suficiente, los investigadores sinterizaron posteriormente la estructura de sal. Durante el sinterizado, calientan notablemente los materiales de grano fino, eligiendo una temperatura claramente por debajo del punto de fusión de la pasta para conservar la estructura de la pieza.
El siguiente paso consistió en infiltrar los poros con magnesio fundido. «Las infiltraciones obtenidas de esta manera son mecánicamente muy estables y pueden pulirse, tornearse y conformarse fácilmente», afirma Jörg Löffler, catedrático de Física y Tecnología de Metales del departamento de materiales de la ETH Zúrich. Tras el conformado mecánico, los investigadores disolvieron la sal, dejando un implante de magnesio puro con numerosos poros de estructura regular.
«La posibilidad de controlar el tamaño, la distribución y la orientación de los poros en el material es decisiva para el éxito clínico, porque a las células óseas les gusta crecer en estos poros», afirma Löffler. Este proceso es clave para la rápida integración del implante en el hueso.
El nuevo procedimiento para fabricar estas estructuras de plantilla a partir de sal también puede aplicarse a otros materiales además del magnesio. Los investigadores prevén que el proceso podría ayudar a adaptar la geometría de los poros en polímeros, cerámicas y otros metales ligeros.
La idea de este nuevo procedimiento de fabricación surgió de la tesis de máster de Nicole Kleger, hoy doctoranda del Grupo de Materiales Complejos de André Studart, bajo cuya dirección los investigadores imprimieron en 3D la plantilla de sal inicial. Una beca de excelencia y oportunidad de la ETH Zúrich respaldó el estudio inicial de Kleger. En su proyecto de tesis doctoral, Kleger está desarrollando ahora el procedimiento de impresión 3D.
La investigación aparece en Advanced Materials.
