1. CREACIÓN

En septiembre de 2010 un grupo de científicos del Fraunhofer Research Group anunciaron la creación de "TiFoam", unos implantes de Titanio con estructura de espuma diseñados para reemplazar los antiguos implantes de Titanio.

Investigadores del Instituto Fraunhofer para Materiales IFAM en Dresden, desarrollaron un material de espuma de Titanio, que puede resultar un material de mejor uso en los implantes ortopédicos que el Titanio sólido. Contiene una estructura porosa y los investigadores piensan que el hueso crecerá mejor en un implante más ligero, puesto que se utiliza menos material.

2. ¿QUÉ ES LA ESPUMA DE TITANIO?

La espuma de titanio es un material fuerte que posee una estructura porosa, es compatible con el cuerpo humano ya que los poros u hoyos permiten que los vasos sanguíneos y las células entren a formar parte del implante de la misma forma que lo hacen los huesos, ya que ha sido creada para sustituir a los antiguos implantes ortopédicos de titanio.

La espuma de titanio es un material que actúa como una serie de implantes realizados con el material de titanio y que tienen forma de espuma, de ahí el nombre del nuevo material.

De acuerdo con Quadbeck (Dr. Peter Quadbeck del Instituto Fraunhofer para Materiales Avanzados y de Manufactura, IFAM en Dresden), "las propiedades mecánicas de esta espuma de titanio se parecen mucho a las del hueso humano. Esto se aplica mayormente al balance entre una extrema durabilidad y una rigidez mínima".

3. ¿QUÉ HACE?

El balance entre una extrema durabilidad y una rigidez mínima, es una precondición importante para su uso en los huesos, puesto que tienen que soportar fuerzas de peso y de movimiento. La rigidez ósea permite la transmisión de las fuerzas de estrés; la nueva formación de células óseas también favorece la sanación del implante. Los investigadores se concentran en demostrar que la espuma puede reemplazar los cuerpos vertebrales defectuosos, también "reparar" otros huesos severamente estresados. 

Al ser instalados, se le sugiere al paciente que de inmediato vaya realizando tareas que requieran uso de fuerza en la extremidad. Esto hace que el implante se vaya adaptando y que células óseas y vasos sanguíneos entren a la estructura espumosa del implante.

Yuyuan Zhao, un ingeniero de materiales de la Universidad de Liverpool, Reino Unido, añade que "si el hueso humano no es lo suficientemente bueno, un implante podría darle a su cuerpo un mejor rendimiento" de dejar al hueso para curar de forma natural o mediante otro tipo de implante.

4. CARACTERÍSTICAS

• Diseñados para reemplazar los antiguos implantes de titanio.
• Los nuevos implantes TiFoam no necesitan reemplazarse ya que su estructura permite que se conecten mejor con el hueso.
• Esta estructura con poros u hoyos permite que los vasos sanguíneos  y las células entren a formar parte del implante de la misma forma que lo hacen en los huesos. 
• Con esta estructura espumosa se es capaz de soportar grandes cargas, a pesar de ser más ligero que el titanio convencional y del mismo modo promueve el crecimiento interno del hueso.
• Esta serie de implantes se asemeja mucho a lo que es el hueso humano.
• Es flexible.
• Alta resistencia química y mecánica .
• Ligera
• Alta rigidez.
  
• Menos rígidos que los implantes masivos convencionales.  
• Los huesos van a poder crecer sin ninguna obstrucción causada por el implante .
• Se ha elegido este material ya que dura bastante dentro del organismo, es estable durante el periodo que actúa como implante y no hay ninguna intolerancia por parte del organismo, puesto que no tiene ningún componente tóxico.
• Además de proporcionar normalidad durante su periodo de recuperación, hace que al mismo tiempo el hueso se cure, pues las cargas del esqueleto se equilibran y no caen todas sobre la fractura.

   5.EVOLUCIÓN Y MEJORAMIENTO 

Los implantes clásicos de titanio son bien tolerados por el cuerpo humano (al ser biocompatible), son mucho más rígidos que los huesos debido al titanio. Esto significa que el implante puede llevar más carga que el hueso que tiene a su lado, con lo que en el peor de los casos el hueso acabará desgastándose, perderá movilidad y fuerza y el implante se aflojará, con lo que necesitará ser reemplazado.

Personas del grupo de investigaciones Fraunhofer de Alemania anunciaron el desarrollo de Resobone, un material diseñado para sustituir las placas de titanio, utilizado para remendar los agujeros en los cráneos de las personas.  

La creación de la espuma de titanio o TiFoam, se utilizará para la sustitución de hueso lesionado. 

La espuma de titanio es mejor que los implantes clásicos en lo que respecta a impulsar el crecimiento del hueso. Además, la espuma es porosa, lo que permite que el hueso crezca alrededor de ella y también en su interior, permitiendo una integración total del hueso con el implante. A diferencia de Resobone, TiFoam está destinado a áreas de carga; Resobone está diseñado para fomentar el hueso circundante a crecer en el implante, mientras en TiFoam el hueso crece por los poros de la espuma.

La espuma de titanio está hecha por saturación de espuma de poliuretano de célula abierta con un polvo fino de titanio y un agente de unión. Una vez que el titanio ha unido los rincones y grietas, la espuma y el agente de unión se vaporizan. Lo que queda no es más que el titanio, que luego se calienta y se comprimen para formar una estructura similar al tejido esponjoso dentro de los huesos. 

Si bien aún no se ha probado su uso en humanos, la idea es prometedora.

Además de los científicos del Instituto Fraunhofer, también se han involucrado en el desarrollo de la espuma de titanio los siguientes: el Instituto para Tecnologías de Cerámica y Sistemas en Dresden, médicos del centro médico de la Universidad Técnica de Dresden y otras compañías. InnoTERE , una asociada en el proyecto, anunció que pronto desarrollaría y fabricaría implantes "TiFoam" con base de hueso.

6. APLICACIONES

• ASPECTO ORTOPÉDICO

Las propiedades mecánicas de las espumas de titanio las hizo acercarse al hueso. Es muy importante para sustituir cuerpos vertebrales defectuosos.

Peter Lee del Departamento de Materiales en el Imperial College de Londres está impresionado. Dice que hay aplicaciones en las que la inserción de una  de estas espumas de titanio “parece la solución más prometedora”, tales como la reducción de las brechas de largo entre los huesos rotos.

• TRANSPORTE MARÍTIMO

El ligero polvo podría sustituir las placas de acero en los buques y reducir su peso hasta en un 30%. Para un buque de carga de tamaño medio con una capacidad de 7000 metros cúbicos, correspondería a una reducción de más de 1000 toneladas. Un barco más ligero significa más carga útil, menos viajes, menos consumo de combustible y menos emisión de CO2. Según investigaciones, el material ni siquiera se rompe con altas tensiones, sólo se deforma; lo que significa que podría soportar el choque de placas de hielo en el agua, lo que permitiría abrir la navegación al Norte de Europa durante todo el año. 

7. ¿QUÉ MEJORÓ?

El TiFoam es durable, estable, resistente y bien tolerado por el cuerpo, pero es un poco difícil de fabricar: el titanio reacciona con el oxígeno, nitrógeno y carbono a altas temperaturas; esto hace que sea frágil y rompible.

Todavía no hay procesos establecidos que se pueden utilizar para producir estructuras internas complejas. En el proyecto TiFoam los socios de investigación se concentraron en demostrar la viabilidad de la espuma de titanio. El proyecto es respaldado por IFAM,el Instituto de Tecnologías y Sistemas de Cerámica en Dresden e InnoTERE, que confían en su progreso y servicio.