Nanotecnologa en la Ortopedia Autor Dr C Alejandro

Nanotecnología en la Ortopedia Autor: Dr. C. Alejandro Alvarez López Especialidad: Ortopedia y Traumatología Institución: Hospital Universitario Manuel Ascunce Domenech Provincia: Camagüey ORCID: https: //orcid. org/0000 -0001 -8169 -2704 Email: aal. [email protected] sld. cu

Concepto Nanotecnología: es la parte de la ciencia que estudia de forma individual, controlada y manipulada los átomos y moléculas de 1 a 100 nm.

Objetivos • Actualizar y brindar información sobre la aplicación de la nanotecnología en la especialidad de Ortopedia y Traumatología.

Desarrollo

Campos de aplicación de la nanotecnología. - Alimentos Cosméticos Filtración de agua Medicina (nanomedicina)

Aplicaciones en la Ortopedia y Traumatología.

Aplicaciones por áreas en la Ortopedia y Traumatología

Columna (1/3) Regeneración tisular - Regeneración del disco intervertebral. - Andamios nanofibrosos donde reposan células regenerativas y factores de crecimiento. - Regeneración de neuronas (nanotubos de carbón promueven el crecimiento axonal).

Columna (2/3) Nanotubo de carbón empleado en la regeneración de nervios.

Columna (3/3) Implantes espinales - Facilita la fusión espinal y evita las complicaciones del uso de la proteína morfogenética. Modifica la superficie de los implantes espinales mediante la asociación de nanopartículas de óxido de titanio y zirconia que favorecen la formación de hueso. Las nanoparticulas de nitrato de silicona en los espaciadores intervertebrales ofrecen múltiples ventajas biomecánicas. Induce a una mayor angiogénesis y osteogénesis al favorecer la osteointegración (implante-hueso).

Oncología ortopédica Aplicación terapéutica - Es superior a los citostáticos en menor toxicidad, resistencia y efectos secundarios. El citostático es cargado en una nano-partícula el cual se une a un anticuerpo monoclonal el que se adosa a la célula tumoral. De esta forma se reduce la toxicidad colateral y el daño a células no tumorales.

Oncología ortopédica Materiales anticancerosos - Los implantes de nano-selenium inhiben el crecimiento de células tumorales. Las partículas con aleación de magnesio en los implantes tienen propiedades antitumorales. En especial las células tumorales del Osteosarcoma.

Oncología ortopédica Aplicaciones diagnósticas - Consiste en unir nano-partículas complejas que permiten detectar las células tumorales en cualquier parte del organismo por exámenes imagenológicos. - Permite detectar metástasis de forma precoz. - Ofrece mejores resultados que el examen histológico de la pieza tumoral al evaluar el tratamiento tanto conservador como quirúrgico.

Artroplastia Material del implante - La nano-textura de la superficie del implante favorece el crecimiento de osteoblastos e incrementa la osteointegración del implante. - Incrementa la biocompatibilidad y alarga el tiempo útil de la prótesis. - El uso de nano-tubos es muy útil en los componentes acetabulares en la artroplastia de total de cadera y en la tibia en la artroplastia total de rodilla.

Osteointegración del implante en la artroplastia total de cadera.

Artroplastia Cemento - La asociación del antimicrobiano en el cemento es de uso común, pero su tiempo de acción es corto. La nanotecnología permite mediante nano-partículas lípicas y de silicio una liberación más lenta del antimicrobiano. Otros compuestos que no son antimicrobianos en combinación con el cemento son: citosan y la plata. El cemento convencional provoca respuesta inmune lo que puede producir fallo del implante por encapsulación e inflamación.

Medicina deportiva Condrogénesis - - El cartílago dañado tiene escasa posibilidad de reparación por si mismo y evoluciona a la artrosis secundaria. La nanotecnología mediante el uso de andamios favorece la reparación del cartílago nativo, las nanofibras permiten la condrogénesis natural sin los efectos asociados de toxicidad de los andamios disponibles en la actualidad. Un 70 % del defecto de cartílago puede recuperarse por este método. Es aplicable a los meniscos de la rodilla.

Condrogénesis mediante nanotecnología

Cicatrización del tendón • La formación de adherencias es un problema común después de la cirugía. • La nanotecnología favorece la cicatrización intrínseca y extrínseca. • Las nano-partículas de hydrosol inhiben las adherencias posoperatorias. • El empleó de andamios esta en estudio e investigación, pero prometen en la formación de colágeno de gran viabilidad y estabilidad.

Trauma Propiedades osteogénicas de los materiales. • Los trastornos en la consolidación de las fracturas son un problema actual y la osteointegración de los implantes. • Los andamio de nanofibras favorecen la consolidación y la formación de hueso. • La nanotecnología ofrece ventajas en la seudoartrosis establecida mediante injertos sintéticos muy semejantes al hueso (Nano-silicatos).

Las nanoparticulas son más efectivas en la adherencia en los implantes quirúrgicos.

Infecciones • Los biofilms bacterianos son un verdadero problema. • El uso de anti-biofimls por nanotecnología con incorporación de Vancomicina permite la liberación por 100 horas. • Las gasas con nanotecnología de plata disminuyen el crecimiento bacteriano y favorecen la cicatrización. • La cobertura de tornillos de titanio con nano-partículas de plata impide la formación de biofilms.

Barreras actuales de la nanotecnología. 1. Los efectos a largo plazo en humanos es desconocido. (Estudios preliminares reportan toxicidad en el cerebro y el pulmón, inflamación sistémica y estrés oxidativo)(Los estudios costaran billones de dólares). 2. La producción en masa es difícil debido a su compleja estructura.

Conclusiones La nanotecnología promete dar en un futuro próximo muchas soluciones a los problemas actuales en pacientes atendidos por la especialidad de Ortopedia y Traumatología.

Evaluación. Preguntas (1/2) 1 - La nanotecnología es la parte de la ciencia que estudia de forma individual, controlada y manipulada los átomos y moléculas de: (marque con una X) a) _ 300 a 400 nm. b) _ 450 a 560 nm. c) _ 5 a 500 nm. d) _ 1 a 100 nm.

Evaluación. Preguntas (2/2) 2 - Marque verdadero (v) o falso (f). La aplicación de la nanotecnología en la oncología ortopédica permite: a) _ Detección temprana de metástasis. a) _ Disminuir los efectos colaterales de los citostáticos. b) _ Disminuir el riesgo de infección. c) _ Evaluar el tratamiento.

Evaluación. Respuestas 1 - d 2 - V-V-F-V

Referencias bibliográficas (1/2) • Smith WR, Hudson PW, Ponce BA, Manoharan SRR. Nanotechnology in orthopaedics: a clinically oriented review. BMC Musculoskeletal Disorders. 2018; 19: 67. • Ghorbani F, Zamanian A, Kermanian F, Shamoosi A. A bioinspired 3 D shape olibanum-collagen-gelatin scaffolds with tunable porous microstructure for efficient neural tissue regeneration. Biotechnol Prog. 2020 Jan; 36(1): e 2918.

Referencias bibliográficas (2/2) • Jahanmard F, Baghban Eslaminejad M, Amani-Tehran M, Zarei F, Rezaei N, Croes M, et al. Incorporation of F-MWCNTs into electrospun nanofibers regulates osteogenesis through stiffness and nanotopography. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2020 Jan; 106: 110163. • Kumar S, Nehra M, Kedia D, Dilbaghi N, Tankeshwar K, Kim KH. Nanotechnology-based biomaterials for orthopaedic applications: Recent advances and future prospects. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2020 Jan; 106: 110154.

Muchas Gracias