¿Podría el vidrio ser el mejor material para reparar huesos rotos?
¿Podría el vidrio ser el mejor material para reparar huesos rotos?
En 2002, Ian Thompson, especialista en reconstrucción facial en King´s College de Londres, recibió una llamada urgente.
Un hombre de unos 30 años había sido atropellado por un auto fuera de control.
El impacto lo catapultó sobre el capó, destrozándole la cara y fracturando en múltiples fragmentos el delgado hueso que forma la cuenca del ojo en el cráneo.
"Sin esa cavidad, tus ojos se retraen hacia el interior del cráneo, como un mecanismo defensivo automático", explica Thompson.
"El paciente sufría de visión borrosa y pérdida de foco. Perdió la capacidad para percibir colores. Trabajaba en el servicio técnico de aviones y nunca más podría diferenciar un cable rojo de uno azul. Prácticamente no pudo trabajar en tres años".
Hueso por hueso
Desde el accidente, los cirujanos trataron desesperadamente de reconstruir esa zona del hueso, para colocar el ojo en la posición correcta.
Primero utilizaron implantes y luego fragmentos de huesos de las costillas del propio paciente. Pero ambos intentos fracasaron.
Las intervenciones desencadenaron infecciones, causándole mucho dolor.
En ese momento los doctores se quedaron sin ideas, hasta que apareció el implante de vidrio, moldeado para sustituir el hueso afectado.
Injerto de vidrio
La idea de utilizar vidrio -un material por naturaleza quebradizo- para reparar algo puede sonar ilógica.
Pero este no es un vidrio cualquiera.
"Si tu colocas un pedazo de vidrio de ventana y lo pones en el cuerpo, el material quedará cubierto por los tejidos, pero luego comenzará a desplazarse y finalmente será expulsado", explica Julian Jones, experto en biovidrio, del Colegio Imperial de Londres.
"Cuando colocas biovidrio en el cuerpo, comienza a disolverse y a liberar iones, los cuales tienen una suerte de comunicación con el sistema inmunológico para decirle a las células qué deben hacer".
"De esta forma, el cuerpo no rechaza el material, y se puede pegar al hueso y al tejido alrededor. Con ello se crea una buena sensación y se estimula la regeneración del hueso", comenta Jones.
Para Thompson, los resultados fueron inmediatos.
Casi instantáneamente el paciente recuperó la visión, y la percepción de color y profundidad.
Mejor que el hueso
Thompson ha usado placas de biovidrio en más de 100 pacientes que han sufrido accidentes en autor o motocicletas.
"El biovidrio funciona mejor que los implantes con huesos de la misma persona, porque hemos descubierto que va extrayendo lentamente iones de sodio a medida que se va disolviendo, matando bacterias existentes en la zona".
"De esta forma, casi por casualidad, tenemos este efecto antibiótico suave que elimina las infecciones", advierte Thopmson.
El biovidrio fue inventado por el científico estadounidense Larry Hench, en 1969.
Hench se inspiró en una conversación que sostuvo en un autobús con un coronel del ejército, quien había regresado recientemente de la guerra de Vietnam.
El oficial le comentó a Hench que, aun cuando la medicina moderna podía salvar vidas en el campo de batalla, no podía reemplazar las extremidades.
Desde ese momento, Hench decidió dejar a un lado sus investigaciones sobre misiles intercontinentales y dedicarse a diseñar materiales biónicos que no fueran rechazados por el cuerpo humano.
Posteriormente Hench se mudó a Londres, donde finalmente pudo desarrollar el revolucionario biovidrio, toda una innovación en el campo de la salud: desde la cirugía ortopédica hasta la odontología.
Durante los últimos 10 años, los cirujanos han utilizado biovidrio en forma de polvo, que se ve y se siente como una masilla arenosa, para reparar los defectos óseos que surgen de pequeñas fracturas.
Desde 2010, esta misma masilla se comercializa en gran escala como el componente clave de la pasta dentífrica Repair and Protect, de la marca Sensodyne, el mayor uso mundial de cualquier material basado en biovidrio.
Cuando la gente se cepilla, el biovidrio se disuelve y libera iones de fosfato de calcio, los cuales se adhieren a los minerales de los dientes.
Al pasar del tiempo, este material va estimulando lentamente la regeneración.
El infinito
Para muchos científicos, apenas se está tocando la superficie de los múltiples usos que puede tener el biovidrio.
Hoy en día existen nuevos productos médicos que pueden revolucionar como nunca antes la cirugía de huesos y articulaciones.
Por ejemplo, Jones muestra un pequeño objeto con forma de cubo, que llama "biovidrio elástico".
Es similar al material que se comercializa ahora, salvo por una pequeña diferencia: gracias a sutiles alteraciones en la composición química, el material ya no es frágil.
Al contrario, rebota, "como una pelota de juguete" dice Jones, y es increíblemente flexible.
Lo clave de esta modificación es que el material puede insertarse en una pierna gravemente fracturada, logrando que el paciente pueda no solo apoyar su peso en esa extremidad y caminar sin muletas, sino prescindir de clavos u otro tipo de implantes.
Al mismo tiempo, el "biovidrio elástico" también estimula y orienta la regeneración del hueso, mientras es lentamente asimilado por el cuerpo.
"Es realmente importante que un implante de biovidrio en tu pierna te permita trasladar fuerza a las células del hueso que va a soportar el peso de cuerpo, como si fuese una señal", comenta Jones.
"Nuestro cuerpo construye su propio hueso y la arquitectura que requiere, como si la célula sintiera el ambiente mecánico que se ha creado con el implante".
"De modo que, para crear partes del hueso, con las características que hacen falta, necesitas ser capaz de mandar las señales adecuadas", puntualiza Jones.
Un milagro para cartílagos rotos
Otras alteraciones a la composición química del biovidrio lo han hecho más suave y con una textura como de goma, muy parecido a un pedazo de calamar.
Este material está diseñado para el que es, posiblemente, el Santo Grial de la cirugía ortopédica: la reparación de un cartílago.
Hasta ahora, los esfuerzos de los cirujanos para reparar un cartílago en una cadera artrítica o una rodilla lesionada se limitan a un complejo procedimiento llamado microfractura.
Esto implica despejar el área lesionada para descubrir el hueso, luego se corta para que la medula ósea libere células que estimulen la regeneración.
No obstante, esta operación deja una cicatriz en el cartílago y, a medida que pasan los años, el problema original retorna.
Como una solución a este problema, Jones se encuentra buscando la forma de producir biovidrio que pueda ser impreso en 3D, para luego ser colocado en cualquier tipo de daño que tenga el cartílago.
Para que las células lo acepten, este material nuevo debe retener todas las propiedades del cartílago.
A fin de evaluar su efectividad, Jones ha utilizado un simulador que tiene articulaciones (rodillas humanas), tomadas de cadáveres donados para la investigación médica.
"Simulamos la acción de caminar, doblar, todos los movimientos que hacen las rodillas, y nos aseguramos de que el biovidrio preserve su posición en la articulación y actúe como es debido", comenta.
"Si los resultados son positivos, entonces lo probaremos en animales y luego en experimentos con humanos".
Adiós hernias
Este mismo material puede tener un uso adicional, lo cual ayudaría a las personas que sufren de problemas crónicos de espalda producto de lesiones en hernias discales.
Por ahora, los cirujanos realizan procedimientos en los que reemplazan el disco afectado, con un injerto óseo que fusiona nuevamente la vértebra en la columna.
Y aunque esto elimina el dolor, implica una pérdida importante de movilidad.
Con el biovidrio, el implante pudiera imprimirse y simplemente sustituir el disco afectado.
"Pareciera lo obvio. Sin embargo, hasta ahora nadie ha sido capaz de replicar sintéticamente las propiedades mecánicas del cartílago. Creemos que con el biovidrio sí lo lograremos", asegura Jones.
"Solo tenemos que demostrarlo. Si todo va bien y pasamos las pruebas de seguridad, podría estar disponible en las clínicas en unos 10 años".
El uso de materiales artificiales capaces de fusionarse con el cuerpo puede lucir exagerado, pero su uso en la medicina futura es cada vez más probable.
De hecho, ya hay millones de personas que se cepillan los dientes con ese material. Y eso puede ser sólo el comienzo.
Lee la historia original en inglés en BBC Future
