Biomateriales

RESUMEN DE LA INVESTIGACIÓN

Los biomateriales son ampliamente utilizados en la actualidad en todas las especialidades clínicas y agrupan a todas las clases y subclases de materiales. Ocupan un lugar importante en la economía moderna y en la sociedad debido a una creciente demanda. La razón principal de esto es el aumento de la esperanza de vida y la morbilidad de los traumatismos causados por accidentes de tráfico, el deporte y los conflictos armados. Estos traumas, en general, perjudican seriamente a órganos vivos que deben ser sustituidos total o parcialmente con materiales que mantengan sus propiedades funcionales o estructurales. A pesar del gran número de desarrollos realizados en el campo de la ciencia y tecnología de los biomateriales en los últimos años, en la actualidad, no hay ningún biomaterial capaz de reproducir totalmente las características y funciones del órgano o el tejido original que remplaza. Este grupo persigue un propósito de gran incidencia social como es la mejora de la salud y de la calidad de vida de la población a través del diseño y obtención de nuevos biomateriales

LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN

Línea 1: ESTUDIO Y DETERMINACIÓN DE DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO DE FASES EN SISTEMAS DE ÓXIDOS.

Las actividades de investigación se apoyan fundamentalmente en el estudio teórico y experimental de diagramas de equilibrio de fases. Estamos dedicados a aumentar el conocimiento básico de la termodinámica, la síntesis, el procesamiento, las propiedades y el rendimiento en servicio de los materiales cerámicos.  Realizamos trabajos relacionados con el campo de las biocerámicas para ingeniería y regeneración ósea guiada, donde también se aplica el conocimiento en diagramas de equilibrio de fases. El grupo de investigación acumula más de 20 años de experiencia en el uso de técnicas de transformaciones de fases basadas en análisis térmico diferencial, difracción de rayos X, para estudios de reacciones en estado sólido y mecanismos de transformación.

Subsistema silicocarnotita-fase A y material con microestructura eutectoide.

Línea 2: DESARROLLO DE ESTRUCTURAS DE ANDAMIAJE (SCAFFOLDS) OPTIMIZADAS

Desarrollamos nuevos materiales, capaces de dar solución a diversos problemas óseos. Las estructuras 3D con porosidad interconectada satisfacen requisitos generales como, por ejemplo, permitir la migración celular, la difusión de residuos y nutrientes. Además, dependiendo de la composición química de la estructura 3D, es posible obtener una excelente bioactividad in vitro y biocompatibilidad in vivo.

Nuestro grupo, a partir del conocimiento adquirido en el desarrollo de materiales densos, comenzó con el desarrollo de materiales monocomposicional, intentando unificar resistencia mecánica con bioactividad. Asi desarrollamos cerámicas 3D con distintas microestructuras mediante la técnica de réplica polimérica. También obtenemos estructuras 3D multicomposicionales, compuestas por un núcleo, constituido de una composición que proporciona resistencia mecánica al material (entre 0.9 – 1.8MPa), que a su vez es recubierto por diversas capas de composición distinta al corazón, encargadas de modular la bioactividad del material. Las capas externas pueden tener la misma composición o cambiar la composición de capa a capa, con lo que se puede obtener un material con distintas composiciones, donde la primera le confiere a la estructura 3D propiedades mecánicas y las capas superiores modulan la bioactividad, según los requerimientos del paciente, ya sea hombre o mujer.

Esquema de un andamio 3·D multicapa y material cerámico 3D

Línea 3: INGENIERIA DE TEJIDO ÓSEO

Uno de los retos del siglo XXI en biomedicina es lograr materiales capaces de estimular la regeneración y la reparación de tejidos óseos dañados. En ingeniería de tejidos óseo se necesita una nueva generación de materiales multifuncionales que actúen temporalmente soportando y estimulando la adhesión, diferenciación y colonización de las células osteoprogenitoras y que fomenten la vascularización. Esos materiales deben ser capaces de actuar como portadores de factores osteoinductivos y que promuevan la angiogénesis y/o de fármacos con una acción terapéutica, a la vez que dosifiquen su liberación al entorno biológico. Los nuevos andamios deben poseer una resistencia mecánica inicial semejante a la del tejido que remplazan, y degradarse en el sitio de implantación a una velocidad semejante a la que crece el nuevo tejido.

Con este obtetivo procedemos a diseñar, procesar, preparar, caracterizar y estudiar in vitro e in vivo materiales a medida, en forma de granulados, cementos o andamiajes, con elevada macroporosidad interconectada, que permitan el ajuste de la tasa de biorreabsorbilidad y de liberación de oligoelementos y/o principios activos, todo ello, con objeto de modular su capacidad osteoinductiva y/o angiogénica.

Comparativa entre un material cerámico 3D y un hueso esponjoso natural