¿Podría el vidrio ser el mejor material para reparar huesos rotos?
The best way to fix broken bones might be with glass

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Español

Por David Cox

Un hombre de unos 30 años había sido atropellado por un auto fuera de control.

El impacto lo catapultó sobre el capó, destrozándole la cara y fracturando en múltiples fragmentos el delgado hueso que forma la cuenca del ojo en el cráneo.

“Sin esa cavidad, tus ojos se retraen hacia el interior del cráneo, como un mecanismo defensivo automático”, explica Thompson.

“El paciente sufría de visión borrosa y pérdida de foco. Perdió la capacidad para percibir colores. Trabajaba en el servicio técnico de aviones y nunca más podría diferenciar un cable rojo de uno azul. Prácticamente no pudo trabajar en tres años”.

Hueso por hueso
Desde el accidente, los cirujanos trataron desesperadamente de reconstruir esa zona del hueso, para colocar el ojo en la posición correcta.
Primero utilizaron implantes y luego fragmentos de huesos de las costillas del propio paciente. Pero ambos intentos fracasaron.

Las intervenciones desencadenaron infecciones, causándole mucho dolor.
En ese momento los doctores se quedaron sin ideas, hasta que apareció el implante de vidrio, moldeado para sustituir el hueso afectado.

Injerto de vidrio
La idea de utilizar vidrio -un material por naturaleza quebradizo- para reparar algo puede sonar ilógica.

Pero este no es un vidrio cualquiera.

“Si tu colocas un pedazo de vidrio de ventana y lo pones en el cuerpo, el material quedará cubierto por los tejidos, pero luego comenzará a desplazarse y finalmente será expulsado”, explica Julian Jones, experto en biovidrio, del Colegio Imperial de Londres.

“Cuando colocas biovidrio en el cuerpo, comienza a disolverse y a liberar iones, los cuales tienen una suerte de comunicación con el sistema inmunológico para decirle a las células qué deben hacer”.

“De esta forma, el cuerpo no rechaza el material, y se puede pegar al hueso y al tejido alrededor. Con ello se crea una buena sensación y se estimula la regeneración del hueso”, comenta Jones.

Para Thompson, los resultados fueron inmediatos.
Casi instantáneamente el paciente recuperó la visión, y la percepción de color y profundidad.

Mejor que el hueso
Thompson ha usado placas de biovidrio en más de 100 pacientes que han sufrido accidentes en autor o motocicletas.

“El biovidrio funciona mejor que los implantes con huesos de la misma persona, porque hemos descubierto que va extrayendo lentamente iones de sodio a medida que se va disolviendo, matando bacterias existentes en la zona”.

“De esta forma, casi por casualidad, tenemos este efecto antibiótico suave que elimina las infecciones”, advierte Thopmson.

El biovidrio fue inventado por el científico estadounidense Larry Hench, en 1969.

Hench se inspiró en una conversación que sostuvo en un autobús con un coronel del ejército, quien había regresado recientemente de la guerra de Vietnam.

El oficial le comentó a Hench que, aun cuando la medicina moderna podía salvar vidas en el campo de batalla, no podía reemplazar las extremidades.

Desde ese momento, Hench decidió dejar a un lado sus investigaciones sobre misiles intercontinentales y dedicarse a diseñar materiales biónicos que no fueran rechazados por el cuerpo humano.

Posteriormente Hench se mudó a Londres, donde finalmente pudo desarrollar el revolucionario biovidrio, toda una innovación en el campo de la salud: desde la cirugía ortopédica hasta la odontología.

Durante los últimos 10 años, los cirujanos han utilizado biovidrio en forma de polvo, que se ve y se siente como una masilla arenosa, para reparar los defectos óseos que surgen de pequeñas fracturas.

Desde 2010, esta misma masilla se comercializa en gran escala como el componente clave de la pasta dentífrica Repair and Protect, de la marca Sensodyne, el mayor uso mundial de cualquier material basado en biovidrio.

Cuando la gente se cepilla, el biovidrio se disuelve y libera iones de fosfato de calcio, los cuales se adhieren a los minerales de los dientes.

Al pasar del tiempo, este material va estimulando lentamente la regeneración.

El infinito
Para muchos científicos, apenas se está tocando la superficie de los múltiples usos que puede tener el biovidrio.

Hoy en día existen nuevos productos médicos que pueden revolucionar como nunca antes la cirugía de huesos y articulaciones.

Por ejemplo, Jones muestra un pequeño objeto con forma de cubo, que llama “biovidrio elástico”.

Es similar al material que se comercializa ahora, salvo por una pequeña diferencia: gracias a sutiles alteraciones en la composición química, el material ya no es frágil.

Al contrario, rebota, “como una pelota de juguete” dice Jones, y es increíblemente flexible.

Lo clave de esta modificación es que el material puede insertarse en una pierna gravemente fracturada, logrando que el paciente pueda no solo apoyar su peso en esa extremidad y caminar sin muletas, sino prescindir de clavos u otro tipo de implantes.

Un milagro para cartílagos rotos
Otras alteraciones a la composición química del biovidrio lo han hecho más suave y con una textura como de goma, muy parecido a un pedazo de calamar.

Este material está diseñado para el que es, posiblemente, el Santo Grial de la cirugía ortopédica: la reparación de un cartílago.

Hasta ahora, los esfuerzos de los cirujanos para reparar un cartílago en una cadera artrítica o una rodilla lesionada se limitan a un complejo procedimiento llamado microfractura.

English

By David Cox

Glass may not seem an obvious material for a bone replacement. But UK surgeons are finding that bioglass not only is stronger than bone: it can bend, bounce and even fight infection.

In 2002, Ian Thompson, a specialist in facial reconstruction at King’s College, London, received an urgent phone call. A patient in his late 20s had been struck by an out-of-control car mounting the pavement. The impact had sent him catapulting over the bonnet of the car, smashing his face and shattering the fragile orbital floor – the tiny bone, no more than 1mm thick, which holds the eyeball in place in the skull.

“Without the orbital floor, your eye moves backwards into the skull, almost as a defensive mechanism,” Thompson explains. “But this results in blurred vision and lack of focus. This patient had also lost the ability to perceive colour. His job involved rewiring aircraft and as he could no longer detect a red wire from a blue one, he’d barely been able to work in three years.”

The accident had happened three years earlier. Since then, surgeons had desperately tried to reconstruct the bony floor and push the eye back into position, first using material implants and then bone from the patient’s own rib. Both attempts had failed. Each time, infection set in after a few months, causing extreme pain. And now the doctors were out of ideas.

Thompson’s answer was to build the world’s first glass implant, moulded as a plate which slotted in under the patient’s eye into the collapsed orbital floor. The idea of using glass – a naturally brittle material – to repair something so delicate may seem counterintuitive.
But this was no ordinary glass.

“If you placed a piece of window glass in the human body, it would be sealed off by scar tissue, basically wobble around in the body for a while and then get pushed out,” says Julian Jones, an expert in bioglass at Imperial College London. “When you put bioglass in the body, it starts to dissolve and releases ions which kind of talk to the immune system and tell the cells what to do. This means the body doesn’t recognise it as foreign, and so it bonds to bone and soft tissue, creating a good feel and stimulating the production of new bone.”

For Thompson, the results were immediate. Almost instantaneously, the patient regained full vision, colour and depth perception. Fifteen years on, he remains in full health.

Cutting edge
Bioglass was invented by US scientist Larry Hench in 1969. Hench was inspired by a chance conversation on a bus with an army colonel who recently had returned from the Vietnam War. The colonel told Hench that while modern medical technology could save lives on the battlefield, it could not save limbs. Hench decided to shelve his research into intercontinental ballistic missiles– and instead work on designing a bionic material which would not be rejected by the human body.

Over the last 10 years, surgeons have used bioglass in a powdered form, which looks and feels like a gritty putty, to repair bone defects arising from small fractures. Since 2010, this same bioglass putty has hit the high street as the key component in Sensodyne’s Repair and Protect toothpaste, the biggest global use of any bioactive material. During the brushing process, the bioglass dissolves and releases calcium phosphate ions which bond to tooth mineral. Over time, they slowly stimulate regrowth.

The point of this is that it can be inserted into a badly broken leg and can support both the patient’s weight and allow them to walk on it without crutches, without requiring any additional metal pins or implants for support. At the same time, the ‘bouncy bioglass’ also will stimulate and guide bone regrowth while slowly, naturally assimilating into the body.

“To regenerate large pieces of bone, for example in a really big fracture, it’s very important to be able to put weight on your leg,” Jones says. “And it’s really important that the bio-implant in your leg is able to transmit the force from your weight to the bone cells, like a signal. Our body makes its own bone in the architecture that it’s in, because the cells feel the mechanical environment. So to grow back a big piece of bone you need to be able to transmit the right signals to them. The reason why astronauts in space lose bone mass is because without gravity, the cells aren’t receiving the same information as they do on Earth.”