luego desaparece sin dejar rastro
En 2017, el mariscal de campo de los Green Bay Packers, Aaron Rodgers, se rompió la clavícula derecha en un partido contra los Minnesota Vikings. Normalmente, una clavícula tarda unas 12 semanas en curarse por completo, pero a mediados de diciembre los aficionados y los comentaristas esperaban que el tres veces MVP pudiera recuperarse antes y salvar una temporada perdida. Lo mismo pensaba Xudong Wang, profesor de ciencia e ingeniería de materiales de la Universidad de Wisconsin-Madison y experto en la creación de dispositivos médicos finos y con movimiento. "Empecé a preguntarme si podríamos ofrecer una nueva solución para que los atletas volvieran al campo más rápido que nunca", dice Wang. Los investigadores publicaron el artículo "An implantable and bioresorbable electrostimulation device with its own power supply for the healing of bone fractures with biofeedback" en PNAS.
Los investigadores saben que la electricidad puede ayudar a acelerar la curación de los huesos, pero el "zapping" de las fracturas nunca se ha puesto de moda porque requiere implantar y retirar quirúrgicamente electrodos alimentados por una fuente externa. El último invento de Wang, una importante actualización de ese mismo concepto de electroestimulación, no llegó a tiempo para ayudar a los Packers de 2017; sin embargo, puede ayudar a muchos otros haciendo de la electroestimulación una opción mucho más conveniente para acelerar la curación de los huesos. Su dispositivo delgado y flexible se autoalimenta, es implantable y biorreabsorbible, por lo que una vez que el hueso se ha unido de nuevo, los componentes del dispositivo se disuelven dentro del cuerpo.
El hueso es un material piezoeléctrico, lo que significa que produce una pequeña cantidad de electricidad cuando se le somete a tensión. Estas sacudidas de electricidad estimulan factores que promueven el crecimiento y la curación del hueso, por lo que la electroestimulación es una terapia eficaz. Aunque existen estimuladores externos que crean un campo eléctrico para acelerar la curación de forma indirecta, la solución ideal es estimular el hueso directamente. Sin embargo, colocar el dispositivo en el interior del cuerpo tiene unos requisitos únicos, entre los que destaca la alimentación, según Wang.
"El caso ideal es que el dispositivo sea autogenerador, algo que no existía antes de esto", dice. Para crear el nuevo dispositivo de electroestimulación de fracturas, o FED, Wang y su equipo empezaron con un nanogenerador triboeléctrico, un dispositivo de película fina con superficies microestructuradas que convierte la energía mecánica producida por los pequeños movimientos en energía eléctrica. Acoplaron el nanogenerador con un par de electrodos para distribuir el campo eléctrico al hueso. Construyeron estos componentes ultrafinos, biodegradables y biorreabsorbibles sobre un sustrato de poli(ácido láctico-co-glicólico), un polímero biocompatible de uso común aprobado por la FDA.
Las pruebas iniciales de los investigadores confirmaron que pequeños movimientos del dispositivo creaban efectivamente una estimulación eléctrica de unos 4 voltios, que podía mantenerse durante más de seis semanas. A continuación, probaron el dispositivo en ratas. Los animales a los que se les implantó el dispositivo se recuperaron completamente de una fractura de tibia en unas seis semanas, mucho más rápido que los animales de un grupo de control. La densidad mineral y la resistencia a la flexión de los huesos curados también alcanzaron el mismo nivel que los huesos sanos de los animales que recibieron la electroestimulación. Tras el tratamiento, los dispositivos se degradaron y absorbieron en el organismo de las ratas sin complicaciones y sin necesidad de retirarlos quirúrgicamente. Wang afirma que es posible ajustar la duración del estimulador en el organismo -de semanas a meses- modificando las propiedades del material biorreabsorbible que recubre el dispositivo.
Con el tiempo, Wang quiere ampliar el dispositivo de electroestimulación por fractura para que funcione en humanos. Pero para estos dispositivos autoalimentados, la fuente de energía puede ser un factor. "Normalmente, cuando alguien tiene un hueso roto, necesita restringir su movimiento", explica. En otras palabras, alguien que lleve una escayola podría no producir suficiente energía mecánica para alimentar el nanogenerador triboeléctrico.
"La forma en que se mueve una rata proporciona una estimulación constante para el dispositivo, pero para un hueso roto en un humano que no se puede mover, eso es un problema", dice Wang. Sin embargo, el cuerpo humano ofrece fuentes de movimiento prácticamente infinitas que podrían alimentar el dispositivo de electroestimulación de fracturas si el hueso roto debe permanecer inmóvil. "Es posible que necesitemos que el dispositivo responda a otros tipos de fuentes mecánicas internas, como los cambios de presión sanguínea", dice Wang, que ya mira al futuro del FED. "Será muy interesante e impactante abordar el desarrollo desde el animal al ser humano", afirma.
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