Investigación

Larga vida a las prótesis: científicas de la ULPGC revolucionan las aleaciones de titanio

La historia de amor entre Cristina Jiménez Marcos y el titanio nació en 2021. Todo comenzó con un trámite. Llegó el momento de enfrentar el trabajo de fin de grado (TFG) y la joven pensó en la catedrática en Ciencia de los Materiales Julia Mirza Rosca como tutora. «Ella tenía un convenio y colaboraciones con universidades de Rumanía, de donde es natural, y en especial con la Universidad Técnica George Asachi de Iasi. Ellos fabricaron unas muestras, nos las enviaron y nosotros empezamos a ensayarlas», narra. Así fue como surgió la magia.

La alianza entre Jiménez y Mirza dura hasta nuestros días. Ambas son investigadoras del grupo Nanomaterials and Corrosion (NanCorr) de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria (ULPGC) y continúan estudiando diferentes aleaciones con titanio, junto a los profesores Madalina Simona Baltatu y Petrica Vizureanu, de la Universidad Técnica Gheorghe Asachi de Iasi. El objetivo consiste en mejorar la calidad y durabilidad de este metal, para la fabricación de prótesis de cadera o rodilla, y tornillos quirúrgicos. Lo cierto es que Mirza también dirigió la tesis recién depositada de la joven ingeniera mecánica sobre esta materia.

Los resultados de estos análisis son tan prometedores que hasta la revista 'Results in Engineering' se ha hecho eco de ellos. Son especialmente buenos «frente a la corrosión, porque ya de por sí el titanio puro es muy resistente a la corrosión, pero al alearlo mejoras ciertas propiedades», expone Jiménez.

Los estudios de este equipo se basan en investigaciones previas que han detectado carencias en la aleación más común para la elaboración de prótesis: titanio 6, aluminio 4 y vanadio, también muy utilizada en el ámbito industrial y espacial, y que «da muy buenos resultados»

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El caso es que estas prótesis, «cuando están dentro del cuerpo, en contacto con la sangre o los fluidos, tienden a liberar iones, y se ha descubierto que el vanadio es cancerígeno y tóxico, mientras que los iones del aluminio pueden producir demencia, alzhéimer o párkinson», especifica la experta.

Los investigadores han trabajado con diferentes aleaciones alternativas para salvar esta parte: «Con lo que han obtenido mejores resultados es con la combinación titanio y molibdeno. Luego han aleado otros elementos, como zirconio, silicio y tantalio», detalla Jiménez.

Otro de los retos que se marcaron fue otorgar al titanio una elasticidad más similar a la de los huesos humanos, a través de las aleaciones. «Uno de los problemas que tiene el titanio puro es el módulo de elasticidad, a lo mejor el valor es de 100 gigapascales, cuando la del hueso humano, dependiendo del hueso, puede ser entre 7 o 10 gigapascales; en otros, a lo mejor, 30», señala.

El desafío fue conquistado en una de las investigaciones desarrolladas, con una aleación de titanio, molibdeno, zircón y sicilio: «Hemos obtenido en algunos casos que el módulo de elasticidad rondaba los 50 gigapascales».

Uno de los fines últimos de estas combinaciones consiste en mejorar la calidad de vida de las personas que precisan una prótesis, disminuyendo el número de intervenciones que tienen que atravesar: «Normalmente, las prótesis de cadera pueden durar unos 20 años, luego habría que volver a pasar por cirugía. Las personas, cuanto más jóvenes, más operaciones tienen que pasar, o bien porque la prótesis se corroe o porque el hueso se va desintegrando con el uso, lo que les lleva a necesitar una prótesis más grande», apunta Jiménez.

La investigadora de la ULPGC señala que todos estos estudios son preliminares y calcula que harían falta «unos años» para comenzar a fabricar prótesis o material quirúrgico, como un bisturí, basados en estas novedosas aleaciones.

Así, antes de su aplicación serían precisos «otro tipo de ensayos, por ejemplo, de citotoxicidad, viabilidad, in vitro o in vivo». A la científica se le ocurren múltiples opciones para poner a prueba estas combinaciones. Por ejemplo, simular un estado de fiebre para comprobar su rendimiento o, incluso, de agujetas, «para lo que habría que cambiar el pH de la disolución y acidularlo», ya que el cuerpo no reacciona igual a una prótesis en función de su estado. El último paso, una vez completada la investigación, consistiría en diseñar la propia prótesis.

Jiménez se mantiene optimista en cuanto al futuro de estas investigaciones y considera que, al menos, existe interés, debido a las publicaciones en revistas científicas y a las lecturas cosechadas por los artículos. El equipo investigador también ha podido llevar estas aleaciones y sus resultados a congresos celebrados en Rumanía y Estados Unidos.

El único 'pero' que encuentra es el «costo del material o de la fabricación», pues «cuanto más nueva la aleación, suele ser más caro producirla. Cuesta porque es necesario un horno especializado, no al uso, sino de refundición por arco al vacío».

La joven defenderá su tesis en junio y tiene claro que su idilio con el titanio no termina, al menos por el momento: «Tengo aleaciones nuevas de los colaboradores, fabricadas con otro tipo de técnica. Ahora hay que ver cómo se comportan, así que trabajo hay. Me quiero dedicar a la investigación y voy a por el postdoctorado».

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