RETO DEL CLIENTE
Los cementos óseos juegan un papel decisivo en el aumento vertebral. Durante este procedimiento quirúrgico mínimamente invasivo, los cirujanos inyectan un agente adhesivo en los sitios de fractura de la columna vertebral como un medio para aliviar el dolor, mejorar la estabilidad de la columna y, en algunos casos, restaurar la altura. Con el aumento de fracturas relacionadas con la osteoporosis en una población anciana cada vez mayor, la demanda mundial de cementos para huesos nunca ha sido tan elevada.
Actualmente, el polimetilmetacrilato (PMMA) es el compuesto preferido para la fabricación de cementos óseos para aumento vertebral. El PMMA, un polímero bioinerte en forma sólida, se inyecta en forma de polvo con un fluido monomérico durante la cirugía para aumento vertebral. Una vez curada, esta mezcla se convierte en un sólido de alta resistencia mecánica.
En los últimos años, surgieron preocupaciones con respecto al rendimiento de los cementos óseos a base de PMMA para el aumento vertebral. Los cementos de PMMA son muy rígidos, quizás demasiado rígidos, y se han relacionado con fracturas vertebrales adyacentes en pacientes. Además, algunos de los componentes fluidos utilizados para el curado son tóxicos y el proceso de curado produce temperaturas elevadas que pueden dañar el tejido circundante. El fosfato de calcio (CaP) se ha explorado como material alternativo, debido a su no toxicidad y reabsorción natural en el cuerpo. Sin embargo, el CaP es un material quebradizo y se puede romper cuando se expone a las fuerzas de flexión y cizallamiento que se ejercen naturalmente sobre la columna vertebral.
Ninguna de las dos formulaciones es satisfactoria para el equipo del Applied Materials Science de la Universidad de Uppsala (Suecia), que forma parte del Departamento de Ciencias de la Ingeniería de la universidad. El equipo de 20 personas gestiona diversos estudios sobre biomateriales y actualmente centra parte de sus esfuerzos en la investigación relacionada con los cementos óseos.
“Nuestro objetivo final de investigación es identificar nuevos tipos de cemento que ofrezcan la resistencia del PMMA y la no toxicidad del fosfato de calcio, pero sin las deficiencias de ninguno de los dos”, afirma la Dra. Cecilia Persson, directora del proyecto y supervisora de estudiantes del equipo del Applied Materials Science de la Universidad de Uppsala. “Los movimientos de la columna vertebral son difíciles de reproducir en el laboratorio de pruebas y nuestro principal reto es su realismo. Actualmente estamos evaluando cementos principalmente bajo compresión cuasiestática, pero también queremos caracterizar cómo se comportará una formulación a largo plazo”.
SOLUCIÓN DE MTS
Para respaldar sus esfuerzos de investigación de cemento óseo, la Universidad de Uppsala se asoció con MTS Systems Corporation para integrar un sistema de pruebas servohidráulico axial de mesa MTS Bionix® Modelo 858 en el laboratorio de pruebas del Applied Materials Science.
“Ya utilicé los equipos de prueba de MTS durante mi carrera y me parecieron precisos y confiables, por lo que los consideré una opción válida para la Universidad de Uppsala”, menciona Persson. “Sabíamos que se necesitarían muchos millones de ciclos para evaluar a fondo cualquier formulación viable, por lo que la confiabilidad y la repetibilidad del sistema de prueba fueron clave en nuestra decisión de optar por MTS. Estamos satisfechos tanto con la confiabilidad de nuestro sistema de prueba como con el nivel de soporte técnico que recibimos de MTS”.
El sistema MTS Bionix realiza pruebas axiales estáticas y dinámicas con cargas de hasta 25 kN. La solución también incluye controles MTS FlexTest® , una unidad de potencia hidráulica MTS SilentFlo™ y el software MTS MultiPurpose TestWare®.
En combinación con un sistema de simulación ambiental MTS Bionix EnviroBath, la solución MTS Bionix permite al equipo de Applied Materials Science aplicar cargas de forma simultánea a un cemento óseo en un baño salino mantenido a una temperatura corporal humana constante. El resultado final es una simulación precisa de las fuerzas y condiciones que cualquier cemento debe sufrir al final en un paciente, mucho después de que se haya completado la cirugía para aumento vertebral.
“El sistema MTS permite evaluar las propiedades del cemento a lo largo del tiempo, simulando las cargas a las que se somete una persona durante un periodo de varios años", dijo Persson”, señala Persson. “El sistema MTS también permitirá pruebas más elaboradas en el futuro, ya que es muy flexible”.
BENEFICIOS PARA EL CLIENTE
Según Persson, la solución de pruebas de MTS Bionix permite a su equipo dedicar más tiempo a las nuevas formulaciones y menos a preocuparse por el rendimiento del sistema de pruebas o la validez de los datos de las mismas.
“Confiamos en que estamos logrando una imagen exacta de cómo funcionará realmente un cemento óseo en una persona real que lleva una vida activa”, menciona. “Nuestra configuración de pruebas también es bastante flexible, por lo que tenemos libertad para ser creativos y explorar posibilidades en múltiples direcciones. Hemos avanzado mucho en los últimos meses, y el hardware, el software y el apoyo de MTS han jugado un papel importante en nuestros logros”.
Persson admite que, aunque su equipo aún tiene mucho trabajo por delante para encontrar el próximo cemento óseo para aumento vertebral, se siente bien posicionado para poder alcanzar finalmente este objetivo.
“Desde el punto de vista de la investigación, queda mucho por hacer”, afirma Persson. “Sin embargo, cada día estamos más cerca de una solución viable, y creo que tenemos los recursos, la tecnología y la experiencia necesarios para llegar a ella de la forma más rápida y eficiente posible”.
