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El proyecto NANO-VERTEBRA propone un nuevo tipo de implante vertebral realizado a medida del paciente para facilitar su implantación y asegurar su estabilidad.

Las principales innovaciones que presenta el proyecto son:
• el uso de implantes a medida para la columna vertebral desarrollados a partir de 3D printing.
• un nuevo concepto de implante que está pensado para regenerar hueso más que para sustituirlo. Su estructura interna es totalmente porosa (un 90%) para dejar espacio libre que será ocupado por vasos y tejido óseos de nueva formación
• la técnica quirúrgica utilizada para la realización de la resección en Block de los cuerpos vertebrales ha sido desarrollada en el Instituto Ortopedico Rizzoli por el Dr. Gasbarrini.
• el nanorecubrimiento superficial que fomenta la integración ósea e inhibe el crecimiento bacteriano es novedosos

Un oportuno nano-recubrimiento de la superficie del implante prevendrá las infecciones y promoverá una más rápida y efectiva integración del implante en el entorno óseo del paciente. La micro-porosidad  (próxima al 90%) del implante es interconectada y deja mucho espacio libre para la regeneración de vasos y nuevo tejido óseo inducido por el nano-tratamiento superficial.

El reemplazo de cuerpos vertebrales sigue siendo un desafío para los cirujanos, presenta una tasa de complicaciones cercanas al 50%. Entre las complicaciones más comunes se encuentran: infecciones de sitio quirúrgico (ISQ), inestabilidad mecánica y regeneración ósea deficiente.

Para reducir las infecciones y aumentar las opciones quirúrgicas de los pacientes después de la resección masiva de la columna, el proyecto desarrollará un dispositivo de vértebra personalizado, mediante la combinación de recubrimientos antibacterianos y osteinductivos nanoestructurados y la optimización simultánea de la arquitectura del implante mediante modelado 3D y tecnologías de fabricación aditiva. Se redefinirá el diseño a las necesidades físico/químicas impuestas por los procesos de recubrimiento antibacteriano.

El consorcio internacional está formado por organizaciones de Italia, España, Rumanía y Taiwán. El Instituto Tecnológico de Canarias (ITC) participa como socio del proyecto a través de su Departamento de Ingeniería Biomédica, cuyas principales líneas de trabajo son la biomecánica y el desarrollo de dispositivos implantables que dan soporte a la reparación y la regeneración de tejido óseo y cartílago. Dentro de las actividades del proyecto, el ITC llevara a cabo el diseño y la fabricación de implantes para la experimentación en modelos animales y para aplicaciones a medida en humanos.

Nano-Vertebra (Nueva generación protésica nanoestructurada y personalizada para las reconstrucciones vertebrales, con capacidad antibacteriana y osteoinductora) es un proyecto transnacional sobre nanomedicina, financiado en el marco de la red europea de investigación ERA-NET Cofund EuroNanoMed3 (ENM3) «European Innovative Research & Technological Development Projects in Nanomedicine», a través del Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI).

NANO-VERTEBRA está alineado con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), siendo de especial interés los siguientes:

Instituto Ortopédico Rizzoli. Italia

National lnstitute for Research and Development for Optoelectronics (INOE 2000). Rumanía

Instituto Tecnológico de Canarias (ITC). España

National Taiwan University (NTU) - Institute of Biomedical Engineering and Department of Orthopaedic Surgery Colleges of Engineering and Medicine. Taiwán

Junio 2019 – Febrero 2021

El proyecto propone el desarrollo de una prótesis personalizada para reemplazar cuerpos vertebrales afectados por tumores óseos o eventos traumáticos importantes, que esté pensada específicamente para prevenir las infecciones y promover una regeneración ósea rápida y efectiva.

Objetivos generales del proyecto:

  • Mejora de nuestros implantes a medida para la reconstrucción y regeneración de segmentos óseos en columna vertebral añadiendo un recubrimiento antibacteriano y osteoinductivo.
  • Ampliación de indicaciones clínicas de nuestros implantes que actualmente se pueden utilizar solo en matástasis o tumores primarios. Con el tratamiento antibacteriano podemos extender el alcance a la reposición de vertebras con infección.
  • Añadir valor a nuestros servicios de implantes a medida gracias a la incorporación de nuevo conocimiento en el área de los recubrimientos superficiales.
  • Consolidación de relaciones con el Instituto Ortopédico Rizzoli, centro de referencia internacional para nuestra tecnología y centro de I+D+i de reconocido prestigio.
  • Expansion del uso de esta tecnlogia de recubrimiento a otros implantes mas frequentes, cadera y rodilla por ejemplo.

Como objetivos técnicos específicos del proyecto se contemplan:

  • Desarrollo de un recubrimiento antibacteriano y puesta a punto de un proceso de deposición que pueda ser utilizado en implantes a medida para pacientes con cuerpos vertebrales infectados.
  • Adaptación de un modelo biomecánico y un entorno computacional para simular, con el método de los elementos finitos, las prestaciones mecánicas de un implante para la sustitución en-block de cuerpos vertebrales.
  • Optimización del diseño de implantes y estructuras trabeculares a medida, utilizando Ia retroalimentación del modelo biomecánico desarrollado en el proyecto.
  • Desarrollo de muestras significativas para ensayos in-vitro e in-vivo

El actividad del ITC en este proyecto se centra en el desarrollo de la parte mecánica del proyecto, todo lo relacionado con diseño y fabricación de elementos protésicos, instrumentales y muestras para ensayos (mecánicos, de proceso, in-vitro, in-vivo)
La tecnología que utilizamos para la fabricación de los implantes porosos es aditiva y funciona por fusión de capas por medio de un haz de electrones (ARCAM EBM S12) utilizando polvo de aleación de Titanio implantable (Ti6Al4V-ELI).

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