Ingenieros de la Universidad de Pittsburgh crearon un implante autoalimentado que puede realizar un seguimiento de la curación de la columna y al mismo tiempo proporciona soporte mecánico. El dispositivo se puede imprimir en 3D para que se ajuste perfectamente a un paciente determinado y las propiedades mecánicas también se pueden ajustar fácilmente para personalizarlo en cada situación. La jaula de fusión espinal contiene un nanogenerador triboeléctrico que crea electricidad cuando la columna lo presuriza. Esto alimenta un sensor integrado que mide la presión sobre la jaula, lo que es indicativo de la curación de la columna.
Los cirujanos suelen insertar jaulas de fusión espinal para brindar apoyo después de las cirugías de fusión. Sin embargo, estas tienden a ser soluciones disponibles en el mercado que no están especialmente adaptadas a pacientes individuales. Esta última innovación tecnológica tiene como objetivo mejorar eso no solo haciendo que el diseño sea más personalizable sino también introduciendo un sensor autoalimentado que proporciona información sobre la curación de la columna.
"Las jaulas de fusión espinal se utilizan ampliamente en las cirugías de fusión espinal, pero generalmente están hechas de titanio o materiales poliméricos PEEK (un termoplástico de ingeniería semicristalino de alto rendimiento) con ciertas propiedades mecánicas", dijo Amir Alavi, uno de los desarrolladores del nuevo dispositivo. “La rigidez de nuestras jaulas intersomáticas metamateriales se puede ajustar fácilmente. El implante se puede imprimir en 3D basándose en la anatomía específica del paciente antes de la cirugía, lo que hace que su ajuste sea mucho más natural”.
El sensor autoalimentado utiliza un nanogenerador triboeléctrico que produce pequeñas cantidades de electricidad cuando se somete a la presión de la columna. Utilizando un dispositivo de ultrasonido externo, un médico puede leer los datos del implante y tener una idea de cómo se está curando la columna.
"Los implantes inteligentes pueden proporcionar biorretroalimentación en tiempo real y ofrecer muchos beneficios terapéuticos y de diagnóstico", afirmó Alavi. “Pero es muy difícil integrar circuitos voluminosos o fuentes de energía en el área pequeña de los implantes. La solución es utilizar la matriz del implante como medio activo de detección y recolección de energía. En eso nos hemos centrado”.
Hasta ahora, los investigadores han probado el dispositivo en cadáveres humanos y esperan avanzar pronto a estudios con animales. La tecnología de generación de datos también tiene potencial en otros dispositivos implantables, como stents y reemplazos de articulaciones.
"Este es el primer implante de su tipo que aprovecha los avances en nanogeneradores y metamateriales para incorporar multifuncionalidad al tejido de los implantes médicos", dijo Alavi. "Este avance tecnológico va a desempeñar un papel importante en el futuro de los dispositivos implantables".
Estudio en materiales funcionales avanzados : implantes de metamateriales autoalimentados específicos del paciente para detectar el progreso de la curación ósea
