Osteoporosis y fracturas: desarrollan un microchip para instalar en los huesos y controlar la curación

Las interfaces bioelectrónicas se han investigado ampliamente en los últimos años y los avances en la tecnología derivados de estas herramientas, como los sensores blandos y ultrafinos, ahora ofrecen la oportunidad de interactuar con partes del cuerpo que estaban en gran parte inexploradas debido a la falta de herramientas adecuadas. El sistema musculoesquelético es un área poco estudiada y estas nuevas tecnologías pueden tener capacidades de avanzadas para curar zonas afectadas.

Los huesos como sensor y ubicación de estimulación ofrecen enormes ventajas para las biointerfaces crónicas porque los dispositivos pueden unirse permanentemente y proporcionar impedancia óptica, electromagnética y mecánica estable a lo largo de los años.

Un microchip adherido a un hueso del cuerpo puede ser el futuro de la prevención de la osteoporosis. Científicos de la Universidad de Arizona publicaron una reciente investigación en la revista Nature, donde explican que han desarrollado una computadora ultradelgada que esperan que en algún momento llegue a controlar la salud ósea de un paciente desde el interior de su propio cuerpo.

El microchip, que es tan delgado como una hoja de papel y del tamaño de un centavo de dólar, utiliza tecnología inalámbrica para realizar un seguimiento de la salud del hueso y su capacidad para sanar después de lesiones o fracturas.

“Como cirujano, lo que más me entusiasma es utilizar las mediciones recopiladas con la electrónica de la superficie ósea para proporcionar algún día a mis pacientes atención ortopédica individualizada, con el objetivo de acelerar la rehabilitación y maximizar la función después de lesiones traumáticas”, explicó el coautor principal del estudio, David Margolis, profesor asistente de cirugía ortopédica en la Facultad de Medicina de la Universidad de Arizona.

La salud ósea es una de las principales preocupaciones de las poblaciones que envejecen. Los autores del estudio señalan que las fracturas óseas debido a la fragilidad y afecciones como la osteoporosis hacen que los pacientes pasen más días en los hospitales que afecciones como los ataques cardíacos, el cáncer de mama y el de próstata. Si bien su nuevo monitor de salud aún no está listo para ensayos en humanos, el equipo cree que estos chips algún día podrían mejorar el estándar de atención para los huesos frágiles y otras complicaciones del envejecimiento.

“Poder monitorear la salud del sistema musculoesquelético es muy importante -señaló el coautor Philipp Gutruf, profesor asistente de ingeniería biomédica y miembro de la Facultad Craig M. Berge en la Facultad de Ingeniería-. Con esta interfaz, se coloca una computadora en el hueso. Esta plataforma tecnológica nos permite crear herramientas de investigación para que los científicos descubran cómo funciona el sistema musculoesquelético y utilicen la información recopilada para beneficiar la recuperación y la terapia”.

Cuando se trata de colocar un chip diminuto en los huesos, los científicos tuvieron que crear una computadora lo suficientemente delgada que no irritara los músculos que los rodean. Gutruf agrega que el movimiento muscular también podría sacar un microchip más grande del hueso. “La estructura delgada del dispositivo, aproximadamente tan gruesa como una hoja de papel, significa que puede adaptarse a la curvatura del hueso, formando una interfaz estrecha -explica el también coautor Alex Burton, estudiante de doctorado en ingeniería biomédica-. Tampoco necesitan batería. Esto es posible usando un método de comunicación y transmisión de energía llamado comunicación de campo cercano, o NFC, que también se usa en teléfonos inteligentes para pagos sin contacto”.

Otro obstáculo que tuvo que superar el equipo de Arizona fue la capacidad natural de los huesos para deshacerse de las células viejas. Al igual que su piel, los huesos también renuevan sus capas externas, lo que significa que un “pegamento” tradicional no funcionaría para unir el microchip. El investigador John Szivek, profesor de cirugía ortopédica e ingeniería biomédica, desarrolló un adhesivo que contiene partículas de calcio que son similares a las células óseas normales.

“Básicamente, el hueso piensa que el dispositivo es parte de él y crece hasta convertirse en el sensor mismo -agregó Gutruf-. Esto le permite formar una unión permanente con el hueso y tomar medidas durante largos períodos de tiempo”. El equipo cree que los médicos podrán colocar estos microchips en huesos rotos o fracturados durante una cirugía, lo que controlará el proceso de curación en el futuro. Los autores del estudio dicen que esto sería clave para los pacientes con osteoporosis, que a menudo sufren refracturas después de una lesión importante. Saber en tiempo real qué tan bien se está curando un hueso puede ayudar a los médicos en el futuro a determinar las opciones de tratamiento adecuadas después de la cirugía. También puede informar cuándo es el momento de retirar las placas y los tornillos que a menudo mantienen unidos los huesos después de una lesión.

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