El grupo de investigación Drug Delivery Systems (DDS) de la CEU UCH publica en Pharmaceuticals los resultados de un estudio preliminar que forma parte de la tesis doctoral de Carlos Bueno, dirigida por los profesores Cristina Balaguer y Vicente Rodilla

Investigadores de la Universidad CEU Cardenal Herrera (CEU UCH) de Valencia han evaluado distintos tipos de materiales y diseños para fabricar mediante impresión en 3D prótesis temporales para la liberación controlada de antibióticos, de modo que puedan tratarse in situ infecciones causadas por implantes protésicos de rodilla y cadera. Sus resultados acaban de ser publicados en la revista científica internacional Pharmaceuticals. El artículo presenta una parte de la investigación realizada en el marco del proyecto de investigación financiado por la CEU UCH, que desarrolla el estudiante de doctorado de la Escuela CEINDO Carlos Bueno López para su tesis doctoral, dirigida por los doctores Vicent Rodilla y Cristina Balaguer, investigadores del Grupo Medicamentos de Liberación Controlada (Drug Delivery Systems, DDS) de la CEU UCH, liderado por la profesora Alicia López Castellano.

Según explican los autores del estudio, las infecciones en prótesis de rodilla y cadera surgen en menos del 2% de los casos, pero son una de sus principales complicaciones de estas intervenciones. La proliferación de bacterias en la superficie del implante protésico es difícil de tratar con la administración habitual de antibióticos y hace necesaria una nueva intervención para reemplazarlo, primero por una prótesis temporal denominada espaciador, hasta que se elimina la infección, y después por una nueva prótesis. Estos espaciadores provisionales se pueden impregnar de antibióticos para tratar la infección local provocada por la prótesis retirada, pero es necesario diseñar una estructura que permita su liberación controlada y garantice su resistencia. La tecnología de impresión en 3D puede facilitar el diseño de esta estructura, así como su adaptación personalizada a la anatomía de cada paciente.

En el estudio, los investigadores de la CEU UCH han valorado la idoneidad de cuatro materiales distintos para fabricar estas prótesis temporales mediante su impresión en 3D. Y han comparado diversos diseños con diferentes grados de porosidad en la impresión del material protésico, para detectar la idónea: aquella que permita incorporar suficiente cantidad de antibióticos y facilitar su liberación progresiva en la zona de la infección derivada de una artroplastia de cadera o rodilla.

Su estudio compara la porosidad y resistencia de estructuras impresas en 3D con cuatro tipos de materiales, para liberar de forma controlada antibióticos y tratar infecciones en prótesis de cadera y rodilla

Balance entre microporosidad y resistencia

Según explica el doctorando de la Escuela CEINDO en la CEU UCH Carlos Bueno, autor de la tesis doctoral dirigida por los doctores Balaguer y Rodilla, “con la tecnología 3D, la impresión por capas permite crear estructuras cilíndricas generando en ellas cámaras huecas interconectadas por microporos, que pueden contener el antibiótico que se ha de ir liberando de forma localizada en la zona de la infección. En el estudio ahora publicado en Pharmaceuticals hemos comparado materiales y diseños de estructura, para evaluar el porcentaje de volumen total que puede ocupar el fármaco en las partes huecas de la estructura impresa en 3D sin afectar a su resistencia”.

Así, han identificado el ácido poliláctico (PLA) como material idóneo y han diseñado una estructura con una porosidad que permite albergar fármaco hasta en un 10% del volumen total sin afectar a su resistencia, que puede soportar una fuerza de hasta 500 kilos. También se han analizado otras características físicas del material, como su comportamiento a temperatura corporal y en interacción con el agua, replicando in vitro condiciones similares a las del organismo.

El Grupo DDS diseña fórmulas innovadoras para la administración controlada de fármacos, como insertos oculares y parches transdérmicos

Prótesis en 3D: personalizadas y terapéuticas

Estos resultados preliminares favorables son el primer paso para que puedan imprimirse en 3D estos espaciadores o prótesis temporales de forma personalizada, adaptados a la anatomía de cada paciente, y con capacidad para albergar la cantidad de antibióticos necesaria para combatir in situ la infección causada por la prótesis de rodilla o cadera que ha tenido que retirarse. El éxito de este estudio preliminar abre al equipo investigador una vía para continuar trabajando en la impresión de medicamentos o productos sanitarios en 3D que puedan contener antibióticos u otros fármacos para su liberación controlada en el organismo.

El Grupo de Investigación en Medicamentos de Liberación Controlada o Drug Delivery Systems (DDS) de la CEU UCH, que lidera la profesora Alicia López Castellano, cuenta con una amplia trayectoria en el diseño y evaluación de sistemas para la liberación controlada de fármacos, como insertos oculares y parches transdérmicos, a los que ahora suma los materiales protésicos impresos en 3D, todos ellos fórmulas innovadoras. En este artículo han participado, junto al doctorando Carlos Bueno, sus directores de tesis, Cristina Balaguer y Vicente Rodilla, la investigadora principal del Grupo DDS, Alicia López Castellano, los investigadores Carlos Tamarit y Adrián Alambiaga, y la doctora Virginia Merino, de la Facultad de Farmacia de la UV.

Más información sobre el artículo «3D Printing of Temporary Prostheses for Controlled-Release of Drugs: Design, Physical Characterization and Preliminary Studies» en Pharmaceuticals: https://doi.org/10.3390/ph14121240

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