Desarrollan recubrimiento para prótesis óseas y dentales que reduce riesgos de infección y rechazo

Iniciativa liderada por el Instituto de Química de la PUCV propone el uso de una fibra polimérica que aporta agentes antibacterianos de liberación prolongada.

27.03.2025

Una investigación científica centrada en reducir la tasa de fallas en prótesis médicas mediante una solución química y el uso de biomateriales que se asemejen a los huesos humanos, es la que lidera la académica del Instituto de Química de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso (PUCV), Lisa Muñoz.

Se trata de un proyecto Fondecyt Regular que propone el uso de aleaciones de alta entropía – materiales metálicos compuestos por cinco o más elementos en proporciones iguales– similares al hueso humano, recubiertas con una fibra polimérica creada por la técnica de electrohilado. Este recubrimiento funciona como una gasa protectora que se adhiere a la prótesis y libera aceites esenciales con propiedades antibacterianas para prevenir infecciones y evitar la biocorrosión del implante.

“De cien prótesis utilizadas, 20 fallan debido principalmente a infecciones intrahospitalarias y a problemas de osteointegración, lo cual tiene un costo tanto económico como emocional para las personas afectadas. Nuestra investigación apunta a desarrollar una tecnología que, desde la química, contribuya a reducir estos problemas”, expresó Lisa Muñoz.

La investigadora –que además es académica del doctorado en Química de la PUCV– destacó que, si bien se trata de ciencia básica, el estudio que lidera tiene proyecciones para aplicarse tanto en reemplazos óseos de cadera y rodilla, como en implantes dentales.

“Cuando una bacteria entra por el torrente sanguíneo, se puede mover dentro del cuerpo y en zonas donde existe un agente externo distinto al cuerpo humano –como una prótesis–, siempre van a tender a alojar parásitos externos. Entonces, tomar por vía oral o inyectar un antibiótico no lo hace tan eficiente cuando ya hay una colonización bacteriana puesto que la zona del implante suele tener menor irrigación sanguínea”, detalló Muñoz.

Acción antibacteriana

Bajo el nombre "Mejora de las propiedades de las aleaciones de alta entropía para la liberación de agentes antibacterianos, perspectivas para el diseño de nuevos biomateriales", este proyecto apuesta por agregar una funcionalidad química a los implantes, modificándolos superficialmente y añadiendo una película que se fabrica a partir de un sistema conocido como electrohilado, que genera una fibra polimérica dopada con aceites esenciales con propiedades antibacterianas de liberación prolongada.

La investigadora agregó que “de esta forma, no sólo la prótesis es antibacteriana, sino que también podemos tener una liberación de este agente al torrente sanguíneo; así evitamos que la bacteria colonice el músculo, contribuimos a que el organismo no rechace el implante y alargamos la vida útil de la prótesis”.

“Mi proyecto se centra en estudiar aleaciones nuevas que sean más similares al hueso para evitar problemas de osteointegración o problemas de aflojamiento, pero que a la vez tengan una funcionalidad que le damos desde la química, modificando superficialmente el implante con una fibra polimérica que dopamos con agentes antibacterianos”, puntualizó la académica.

Lisa Muñoz explicó que están investigando dos frentes distintos. Por una parte, estudian cómo inhibir la colonización bacteriana mediante el uso de la fibra y, por otro lado, apuntan a detener la biocorrosión, que es la degradación del metal por colonización bacteriana. La experta aclaró que para las bacterias los metales resultan atractivos para formar un biofilm y proliferar, por lo cual contar con un agente antibacteriano es útil para inhibir el proceso de biocorrosión.

Implantes dentales

Si bien el proyecto tiene el foco en las prótesis óseas, la académica indicó que también están estudiando aplicaciones para mejorar los implantes dentales. “En los dientes actúa un sistema que se llama tribocorrosión porque tiene tres agentes: la acidez de la boca (pH), el movimiento al masticar y la colonización bacteriana asociada a la higiene. En estos casos, la osteointegración es super importante porque las fallas más comunes ocurren porque el hueso no logró interiorizar la prótesis y terminó moviéndose. Por lo tanto, el recubrimiento tiene que ser resistente a la acidez.”, subrayó Muñoz.

Asimismo, la investigadora destacó que para la fabricación del recubrimiento de las prótesis utilizan polímeros que sean aceptados por la Food and Drug Administration (FDA) de Estados Unidos, principalmente polietilenglicol y policaprolactona, que son biodegradables. “El cuerpo no los va a tomar como un agente externo para protegerse, sino como algo parte del propio y no va a generar inflamación”, añadió.

Este estudio se caracteriza por integrar diversas disciplinas y a expertos de distintas universidades. Liderado por el Instituto de Química de la PUCV, el proyecto cuenta con la participación del profesor Claudio Aguilar, de la Universidad Federico Santa María, quien colabora en el desarrollo de prótesis; Eugenio Hamm de la Universidad de Santiago, dedicado al estudio de adherencia; Laura Tamayo, de la Universidad de Chile, que contribuye desde la microbiología; y Scott Kimmins del Instituto de Química de la PUCV, a cargo del área de polímeros.

Erika Schubert
Dirección de Comunicación Estratégica