Desarrollan un implante bioinspirado, imprimible en 3D, para la regeneración ósea en niños con fisura labiopalatina
La fisura labiopalatina, como el labio leporino, se manifiesta como una apertura en el labio superior o el paladar
IQS y el Hospital Sant Joan de Déu de Barcelona buscan un implante para personalizar el tratamiento
BarcelonaLa fisura labiopalatina es una de las malformaciones congénitas craneofaciales más frecuentes y se manifiesta como una apertura en el labio superior o el paladar. "Cuando el feto se forma, no se fusionan todos los huesos que forman el maxilar y, al nacer, tiene una fisura que va del maxilar al paladar y causa problemas en el desarrollo más adelante", explica Robert Texidó, profesor de Ingeniería de Materiales de IQS. Y concreta: "Es como si alguien hubiera hecho un corte por el agujero de la nariz y baja hasta el paladar".
Hay 200 equipos en el mundo que tratan este tipo de malformación. El método más extendido es el que requiere injertos óseos del propio paciente para restaurar el arco óseo y cerrar fístulas. "Cuando llegan a los ocho años, a los niños se les puede hacer una extracción de hueso de la parte externa de la cadera y se coloca en la fisura para hacer que se regenere", señala Texidó. Aunque eficaz, esta estrategia presenta limitaciones como la disponibilidad de tejido a una edad más temprana y complicaciones en la zona de la extracción. "Los médicos quieren adelantar esta operación para no arrastrar tanto tiempo la pérdida de calidad de vida de los niños", indica. Además, se calcula que en el 20% de los casos el hueso no se integra y se tiene que repetir la intervención.
Investigadores de los grupos de Ingeniería de Materiales (GEMAT) y de Ingeniería de Productos Industriales (GEPI) de IQS trabajan en el proyecto BIO-GRASP. El objetivo es desarrollar un implante innovador para la generación del hueso alveolar que favorezca su osteointegración biomecánica, destinado a pacientes pediátricos con fisura labiopalatina, como el labio leporino. Robert Texidó (GEMAT) y Horacio Rostro (GEPI) lideran un estudio que cuenta con la colaboración del Hospital Sant Joan de Déu.
En este contexto, el proyecto BIO-GRASP parte de los resultados de otro llamado BIOMOD, donde ambos grupos de IQS estudiaron la distribución de tensiones en la zona maxilar mediante modelos computacionales e imágenes clínicas del Hospital Sant Joan de Déu para comprender qué condiciones favorecen una mejor integración del injerto. "Con esas imágenes, se simula para estudiar qué fuerzas se producen en cada caso. Cuando se pone un implante, ejerce una fuerza sobre el hueso y, aunque no está descrito qué fuerza es la necesaria para que se integre al hueso, tiene una influencia. Hemos decidido estudiar esa librería de imágenes médicas y crear una serie de simulaciones para poder estudiar qué fuerzas se dan cuando funciona o no. Y esto nos permite saber la fuerza que ha de tener el implante en cada caso. Sería como medicina personalizada", destaca el investigador. Y añade: "El objetivo era ver el TAC del paciente y con unas simulaciones ya sabemos la forma que ha de tener el implante y la fuerza del encaje que le servirá para la osteointegración".
Con la información de las imágenes en la mano, que indican la fuerza que ha de hacer el implante, se decidió "estudiar la fuerza a nivel general del encaje sobre el hueso y también la fuerza del implante sobre las células del tejido del hueso", subraya Texidó. Por ello, el equipo trabaja en un injerto biomaterial que pueda recrear estas fuerzas. "El objetivo es hacer un material sintético para no hacer la extracción de tejido de la cadera". El investigador explica que está en proceso de validación y confían en que "cuando se recreen fuerzas a todos los niveles, este porcentaje de casos que no se osteointegran se reduzca significativamente".
La investigación se desarrolla en dos vertientes tecnológicas complementarias. En el grupo GEPI, Horacio Rostro lidera el análisis de datos para construir una biblioteca de casos clínicos. Mediante herramientas de IA, se relaciona la geometría del defecto y la distribución de tensiones para identificar patrones de éxito. Esta información permitirá diseñar implantes personalizados adaptados a las características únicas de cada paciente.
En el grupo GEMAT, se desarrolla biomateriales imprimibles en 3D. "La idea es que sea un material que regenere el hueso y también que se pueda imprimir para tener un control sobre la geometría del implante que se adapte al agujero que tiene el paciente. Tiene un recubrimiento que tiene un polímero sintético con memoria de forma y así se puede controlar el nivel de fuerza que se transmite al hueso en función de cada paciente", subraya Texidó.
Este mismo año está previsto hacer un estudio con animales para evaluar los primeros resultados. El proyecto busca aportar herramientas que mejoren el diseño de estrategias regenerativas y faciliten la aplicación clínica de injertos con señalización biomecánica personalizada, mejorando la evolución y calidad de vida de los niños con fisura labiopalatina.