Magnesio y sus aleaciones captando el interés de la industria médica

Lucien Veleva, investigadora del Cinvestav adscrita al Departamento de Física Aplicada, Unidad Mérida, compartió las investigaciones sobre la tendencia de uso actual de algunas aleaciones de Magnesio como materiales biodegradables para implantes temporales humanos.
 

---

 

El mercado de aleaciones de magnesio para aplicaciones médicas está experimentando un notable crecimiento, impulsado por la creciente demanda de implantes temporales, biodegradables, no tóxicos, y que pueden ser reasorbidos por el organismo humano. Estos tipos de implantes apoyarán resanar partes de huesos por unos meses, por lo que deben degradarse en la solución fisiológica de nuestro cuerpo, y así no se necesitará una cirugía para su retiro.

En estos aspectos se lleva a cabo la investigación en la aplicación de nuevos materiales para implantes temporales, en el Cinvestav, un Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, en la Unidad de Mérida (la capital del estado de Yucatán). Este centro es una destacada institución pública Mexicana que además de llevar investigaciones significativas en diversas áreas, está dedicada a la formación de recursos humanos de Maestría y Doctorado.

Para la industria médica, las aleaciones de magnesio presentan actualmente un gran interés, debido a su biocompatibilidad y capacidad de degradación controlada. Cuatro estudios recientes, llevados a cabo por estudiantes de Doctorado, bajo la dirección de la Dra. Lucien Veleva, subrayan su potencial y relevancia en aplicaciones biomédicas avanzadas:

1.    Aleación Mg-Ca0.3 y degradación electroquímica:

Un estudio evaluó la aleación Mg-Ca0.3 comparada con magnesio puro, expuesta a la solución fisiológica de Hank a 37 °C durante 14 días. Los resultados mostraron que Mg-Ca0.3 presenta una menor pérdida de masa y liberación de iones Mg2+, mejorando su resistencia a la corrosión en comparación con el magnesio puro. Esta mejora se atribuye a una capa protectora formada en la superficie que reduce la evolución de hidrógeno y la liberación de iones. Esta propiedad es crucial para implantes temporales que requieren una degradación controlada y resistencia a la corrosión prolongada.

https://doi.org/10.3390/met11091357

 

2.    Recubrimientos multifuncionales con Quitosano:

Otro estudio investigó un recubrimiento de quitosano aplicado en la superficie de la aleación AZ31.  Los resultados demostrando mejoras significativas en resistencia a la corrosión y propiedades antibacterianas. Un tratamiento previo de AZ31, para la obtención de recubrimiento de MgF2/CS, redujo la corrosión del substrato y mejoró la adhesión del Quitosano. De esta manera se obtuvo una notable reducción en el crecimiento de la bacteria contaminante común durante la cirugía, conocida como Klebsiella pneumoniae, gracias a la interacción electrostática del Quitosano con la membrana bacteriana. El uso de Quitosano ofreció una protección adicional en aplicaciones en la superficie de implantes temporales, basados en aleaciones de magnesio, para la prevención de infecciones en el cuerpo humano.  

https://doi.org/10.1016/j.jma.2021.03.033

 

3.    Nanopartículas de Plata sobre Mg-Ca0.3:

Un tercer estudio se centró en la funcionalización de la superficie de Mg-Ca0.3 con nanopartículas de plata (Ag-NPs), las cuales demostraron propiedades antibacterianas destacadas contra Staphylococcus aureus y Escherichia coli, ambas bacterias que habitualmente contaminan el cuerpo humano durante las cirugías.  Las Ag-NPs, caracterizadas por su tamaño nanométrico y propiedades superhidrofóbicas, ofrecieron una efectiva protección contra infecciones, abriendo más el camino para el uso de las aleaciones de magnesio como materiales para implantes temporales en el cuerpo humano, en contextos médicos.

https://doi.org/10.3390/coatings12081109

 

4.    Evaluación del comportamiento de degradación de las aleaciones de magnesio AZ31 y AZ91 en diferentes soluciones fisiológicas, como materiales de implantes temporales.

Este estudio analizó el mecanismo de degradación de estas aleaciones de magnesio, así mismo su velocidad (vida útil) de biodegradación en varias soluciones fisiológicas estandarizadas (Ringer, Hank y SMF – simulated body fluid). Varias técnicas electroquímicas y de caracterización de la superficie de los materiales han sido aplicadas. La investigación también reveló que, durante el uso de estas aleaciones como implantes temporales, ocurre la liberación de iones de magnesio, que no son no tóxicos, que benefician el contenido diario que se necesita del cuerpo humano. Así durante la degradación de estos implantes es favorable para la función de varios procesos que ocurren en nuestro cuerpo.

https://doi.org/10.1016/j.jma.2020.02.014

Las aleaciones de magnesio, como materiales, han sido desarrollado por el MgIC (Magnesium Innovative Center, Geesthacht, Germany) y propocionados al colectivo de Lucien Veleva, en colaboración con este Centro científico en Alemania.

El desarrollo de nuevas aleaciones de magnesio y el estudio de sus propiedades actualmente se lleva a cabo en diferentes centros en el mundo (mucho más en China), por lo que el número de publicaciones en revista internacionales sigue aumentado. Muchas aleaciones de magnesio han sido probadas ensitu, para obtener resultados adicionales aún más confiables. En estos aspectos, la fabricación de implantes temporales, como dispositivos médicos, sigue en proceso de pruebas. 

 

Nota: para interés al lector, se proporcionan y otros artículos, relacionado con este tema, desarrollados por el grupo de Lucien Veleva, que se pueden encontrar en:

• https://doi.org/10.3989/revmetalm.166;  
• https://doi.org/10.3989/revmetalm.181;
• https://doi.10.1149/2.0291811jes;  
• https://doi.org/10.3390/met8110933;
• https://doi.org/10.26717/BJSTR.2019.13.002374;
• https://doi.org/10.1149/10101.0069ecst.