Diseño de biomateriales inyectables para aplicaciones biomédicas y farmacéuticas: pasado, presente y futuro de los implantes generados in situ

Abstract

El implante de materiales biomédicos macroscópicos sólidos requiere de procedimientos quirúrgicos convencionales, comúnmente asociados con un extenso daño tisular. Con el objetivo de superar estas limitaciones, se han diseñado matrices capaces de ser insertadas a través de metodologías mínimamente invasivas (inyección). De acuerdo a las propiedades estructurales del implante luego de la inyección, los mismos pueden clasifi carse en 2 categorías: (1) implantes carentes de integridad estructural o no continuos y (2) materiales que forman un implante estructuralmente íntegro o continuo. La primera estrategia se basa en la inyección de micro o nanopartículas suspendidas en un vehículo biocompatible. Debido a que no poseen propiedades mecánicas, estos implantes pueden migrar del sitio de inserción. Para sobreponerse a esta desventaja, se han diseñado sistemas que combinan: (1) baja viscosidad y alta fl uidez al momento de la inyección con (2) un aumento pronunciado en las propiedades mecánicas a posteriori, que resultará en la formación de un implante sólido y con límites bien defi nidos. El presente trabajo introduce de manera concisa y detallada las distintas estrategias desarrolladas durante los últimos 20 años para el diseño de este tipo de implantes, así como también las perspectivas futuras en el área.

The implantation of solid macroscopic biomedical materials requires conventional surgical procedures, which are commonly associated with extensive tissue damage. In an attempt to overcome these limitations, matrices that may be inserted through minimally invasive methodologies (injection) have been designed. Implants, after injection, may be classifi ed, in accordance with their structural properties, into two categories: (1) implant materials that have no structural or continuous integrity or (2) those that are structurally continuous or integral. The employment of the fi rst method is based on the injection of micro or nano particles, suspended in a biocompatible vehicle. However, the fact that these implants do not possess mechanical properties means that they may migrate from the site in which they have been inserted. In an attempt to overcome this drawback, system combining: (1) low viscosity and high fl uidity on injection with (2) a subsequently pronounced increase in mechanical properties, leading to the formation of a solid implant with well defi ned limits. The present work provides a concise and detailed introduction to the different strategies that have been developed in the design of this type of implants over the past 20 years, as well as an assessment of the future perspectives within this sphere.