Hielo podría mejorar la biocompatibilidad de implantes

Según un artículo publicado esta semana en NewScientist.com, una serie de cálculos precisos sugiere que unas capas de hielo de unos cuantos nanómetros de grosor podrían permanecer congeladas a la temperatura del cuerpo humano cuando se encuentran sobre láminas de diamante con una capa superficial de sodio. Según el equipo de la Universidad de Harvard que ha realizado el estudio, estos recubrimientos de hielo podrían hacer más biocompatibles los implantes médicos endurecidos con diamante.

Los recubrimientos de diamante se encuentran en un número cada vez mayor de implantes médicos resistentes al desgaste, como las prótesis, las válvulas de corazón artificiales y las piezas de recambio de las articulaciones. Sin embargo, el diamante puede producir coagulación, al atraer a las proteínas coagulantes y, además, a menudo su dureza da lugar a una mayor abrasión de los tejidos que con otros materiales.

Alexander Wissner-Gross y Efthimios Kaxiras han calculado que estos problemas se podrían superar enlazando una capa de átomos de sodio a la superficie de diamante. Esta capa de sodio mantendría una capa de hielo de unos 2 nanómetros de grosor a 37ºC (temperatura del cuerpo humano), proporcionando una “barrera” con respecto al diamante que es biológicamente compatible. De este modo, el hielo disminuiría los efectos negativos del diamante, ofreciendo una interfaz biocompatible de moléculas de agua.

Los investigadores han llegado a su descubrimiento por medio de una simulación informática basada en “dinámica molecular”. En concreto, simularon el movimiento de átomos de agua sobre una superficie de sodio-diamante a diferentes temperaturas y durante largos períodos de tiempo. Los cálculos indican que la capa de hielo puede permanecer congelada a temperaturas elevadas gracias a las interacciones dipolo entre las moléculas de agua y la superficie.

Según los autores del estudio la principal aplicación de este descubrimiento podría ser la elaboración de recubrimientos para implantes médicos de diamante, como las articulaciones protésicas, con el fin de hacerlos más biocompatibles. "La capa de hielo estabilizada por el diamante podría proteger los tejidos de la abrasión y evitar la coagulación de la sangre en la superficie de diamante", señala Wissner-Gross.

"La capacidad de crear una capa hidrofílica sobre un diamante duro o sustrato similar es un avance importante", señala David Martin, profesor de ingeniería biomédica en la Universidad de Michigan y científico jefe de Biotectix, una empresa que fabrica recubrimientos poliméricos para dispositivos biomédicos. Sin embargo, Martin advierte que el nuevo método podría no resolver el principal problema de estos dispositivos, que es que las propiedades mecánicas de los implantes son incmpatibles con las de los tejidos biológicos blandos. "El recubrimiento de hielo será extremadamente fino y plano y su mecánica, vista por una célula, no será muy diferente de la del objeto sin recubrimiento", añadió.

Fuente: New Scientist