Uso de biomateriales inteligentes en la regeneración ósea: avances y aplicaciones en cirugía ortopédica
Autor principal: Juan Manuel Boffill De León
Vol. XX; nº 12; 708
Use of smart biomaterials in bone regeneration: advances and applications in orthopedic surgery
Fecha de recepción: 13 de mayo de 2025
Fecha de aceptación: 17 de junio de 2025
Incluido en Revista Electrónica de PortalesMedicos.com, Volumen XX. Número 12 – Segunda quincena de Junio de 2025 – Página inicial: Vol. XX; nº 12; 708
Autores:
Juan Manuel Boffill De León, Médico General, en Caja Costarricense de Seguro Social. San José, Costa Rica. ORCID: 0009-0003-7494-3220 Código Médico:14246
Nicole María Matías Saborío, Médico General, Investigadora Independiente. Cartago, Costa Rica. ORCID: 0009-0006-9996-8709 Código Médico: 18654
María Daniela González Mejías, Médico General, Investigadora Independiente. San José, Costa Rica. ORCID: 0009-0009-3929-1128 Código Médico: 18382
Roberto Amador Ortega, Médico General, en Hospital Max Terán Valls. Puntarenas, Costa Rica. ORCID: 0009-0005-5651-382X Código Médico: 16486
Denis Moya Estrada, Medico General, en Caja Costarricense de Seguro Social. Cartago, Costa Rica. ORCID: 0009-0000-6086-4917 Código Médico: 17048
Daniela Consumi Cordero, Médico General, Investigadora Independiente. Alajuela, Costa Rica. ORCID: 0000-0003-3655-9343
Resumen
Los biomateriales inteligentes representan una innovación crucial en el campo de la regeneración ósea, destacando por sus propiedades únicas que los diferencian de los biomateriales convencionales. Una de sus principales características es la autoadaptabilidad, que les permite modificar sus propiedades en respuesta a estímulos externos como cambios de temperatura, pH o fuerzas mecánicas. Esta capacidad de adaptación favorece una integración más efectiva con los tejidos biológicos, mejorando los procesos de cicatrización y reduciendo complicaciones. Además, poseen bioactividad, ya que no solo sirven como soporte estructural, sino que participan activamente en los procesos biológicos mediante la incorporación de moléculas bioactivas y factores de crecimiento, lo que estimula la adhesión, proliferación y diferenciación celular, optimizando los resultados terapéuticos.
Otra característica esencial es la biodegradabilidad, diseñada para que estos materiales se descompongan de forma segura dentro del organismo, evitando la necesidad de procedimientos quirúrgicos adicionales para su extracción. Este proceso gradual permite transferir progresivamente la carga mecánica al tejido regenerado, promoviendo su fortalecimiento y funcionalidad a largo plazo. Frente a los biomateriales tradicionales, que suelen ser inertes e incapaces de interactuar dinámicamente con el entorno biológico, los biomateriales inteligentes presentan una clara ventaja al mejorar significativamente los resultados clínicos y reducir la necesidad de intervenciones adicionales.
En el ámbito ortopédico, los biomateriales inteligentes se presentan en forma de metales como el titanio, cerámicas como la hidroxiapatita y polímeros biodegradables adaptados a requisitos específicos. Estas opciones permiten una personalización y funcionalidad avanzadas, transformando el enfoque de la regeneración ósea y ampliando las oportunidades para lograr resultados clínicos más efectivos y personalizados.
Palabras clave
Autoadaptabilidad, bioactividad, biodegradabilidad, osteogénesis, angiogénesis, nanotecnología
Abstract
Smart biomaterials represent a crucial innovation in the field of bone regeneration, distinguished by their unique properties that differentiate them from conventional biomaterials. One of their main characteristics is self-adaptability, which allows them to modify their properties in response to external stimuli such as changes in temperature, pH, or mechanical forces. This adaptability promotes more effective integration with biological tissues, improving healing processes and reducing complications. Furthermore, they are bioactive, as they not only serve as structural support but also actively participate in biological processes by incorporating bioactive molecules and growth factors, which stimulate cell adhesion, proliferation, and differentiation, optimizing therapeutic outcomes.
Another essential characteristic is biodegradability, designed to allow these materials to decompose safely within the body, avoiding the need for additional surgical procedures for their removal. This gradual process allows the mechanical load to be progressively transferred to the regenerated tissue, promoting its long-term strengthening and functionality. Compared to traditional biomaterials, which are typically inert and unable to dynamically interact with the biological environment, smart biomaterials offer a clear advantage by significantly improving clinical outcomes and reducing the need for additional interventions.
In the orthopedic field, smart biomaterials come in the form of metals such as titanium, ceramics such as hydroxyapatite, and biodegradable polymers tailored to specific requirements. These options enable advanced customization and functionality, transforming the approach to bone regeneration and expanding the opportunities for more effective and personalized clinical outcomes.
Keywords
Self-adaptability, bioactivity, biodegradability, osteogenesis, angiogenesis, nanotechnology
Introducción
La regeneración ósea representa uno de los mayores desafíos en la cirugía ortopédica, especialmente cuando se abordan defectos de tamaño crítico que superan la capacidad de curación natural del hueso. Tradicionalmente, los autoinjertos y aloinjertos han sido las principales soluciones clínicas; sin embargo, estos métodos presentan limitaciones importantes, como la morbilidad en el sitio donante, el riesgo de rechazo inmunitario, la transmisión de enfermedades y la escasez de donantes disponibles. Estos obstáculos han impulsado la búsqueda de alternativas innovadoras, entre las que destacan los biomateriales inteligentes, capaces de superar muchas de las barreras que enfrentan los enfoques convencionales (1; 2).
Los biomateriales inteligentes son materiales diseñados para interactuar de forma activa con su entorno biológico. A diferencia de los materiales pasivos, estos biomateriales pueden responder a estímulos externos como la luz, el calor, las señales químicas y las fuerzas mecánicas, lo que les confiere capacidades superiores para apoyar el proceso de regeneración ósea (1). Esta respuesta dinámica permite, por ejemplo, activar la liberación localizada de factores de crecimiento o medicamentos de manera controlada, justo en el momento y lugar necesarios, lo que potencia la diferenciación celular y mejora los resultados de cicatrización (3).
Otra ventaja crucial de los biomateriales inteligentes es su diseño avanzado. Gracias a la nanotecnología y a la impresión tridimensional, es posible fabricar andamios que no solo replican la arquitectura del hueso natural, sino que también presentan propiedades mecánicas y químicas adecuadas para estimular la adhesión, proliferación y diferenciación de las células madre mesenquimales hacia linajes osteogénicos. Estos andamios biomiméticos ofrecen un soporte temporal que se degrada progresivamente conforme el hueso regenerado ocupa el espacio, minimizando así la necesidad de intervenciones secundarias para su retiro (2).
Comparados con los métodos tradicionales, los biomateriales inteligentes presentan ventajas claras en términos de biocompatibilidad y biofuncionalidad. Al estar diseñados para integrarse de manera armónica con los tejidos circundantes, reducen las respuestas inmunológicas adversas y favorecen un entorno propicio para la regeneración (4). Además, su capacidad de personalización permite adaptarlos a las necesidades específicas de cada paciente, lo cual es especialmente relevante en contextos clínicos complejos, como defectos óseos extensos, patologías asociadas o necesidades particulares de carga mecánica (2).
En conjunto, la incorporación de biomateriales inteligentes en cirugía ortopédica no solo representa un avance tecnológico, sino que también marca un cambio de paradigma hacia terapias más eficaces, personalizadas y menos invasivas para la regeneración ósea. Si bien aún persisten desafíos relacionados con la biocompatibilidad a largo plazo, la escalabilidad de los procesos de fabricación y los marcos regulatorios necesarios para su aprobación clínica, los resultados preliminares son alentadores y prometen transformar significativamente el campo de la ortopedia regenerativa en los próximos años (1; 2; 3).
El objetivo principal de este artículo es analizar el papel de los biomateriales inteligentes en la regeneración ósea dentro del campo de la cirugía ortopédica, destacando sus mecanismos de acción, ventajas frente a los métodos tradicionales y potencial clínico. Además, se busca evaluar cómo estas tecnologías innovadoras pueden superar las limitaciones de los enfoques convencionales, promoviendo una regeneración ósea más eficaz, personalizada y biocompatible, y explorando los avances recientes que permiten diseñar materiales adaptados a las necesidades específicas de cada paciente.
Metodología
Para el desarrollo de esta investigación sobre el uso de biomateriales inteligentes en la regeneración ósea en cirugía ortopédica, se llevó a cabo una revisión bibliográfica exhaustiva con el objetivo de analizar las propiedades, mecanismos de acción y aplicaciones clínicas de estos materiales, así como evaluar los avances recientes en su diseño y uso para superar los desafíos de los métodos tradicionales como autoinjertos y aloinjertos. Esta revisión incluyó aspectos clave como las propiedades de respuesta a estímulos externos, el diseño avanzado de andamios, la liberación controlada de agentes bioactivos, la biocompatibilidad, la personalización clínica y los resultados obtenidos en estudios preclínicos y clínicos.
Para garantizar la calidad y relevancia de la información seleccionada, se consultaron bases de datos científicas reconocidas, como PubMed, Scopus y Web ofScience, debido a su prestigio y amplia cobertura en temas de biomateriales, bioingeniería, ortopedia y cirugía regenerativa. Se establecieron rigurosos criterios de inclusión y exclusión. Se incluyeron estudios publicados entre 2020 y 2025, en inglés o español, que abordaran el diseño, desarrollo y aplicación clínica de biomateriales inteligentes en la regeneración ósea. Se excluyeron investigaciones con datos incompletos, publicaciones duplicadas o aquellas sin revisión por pares. Para la búsqueda, se utilizaron palabras clave como biomateriales inteligentes, andamios óseos, regeneración ósea, liberación controlada, ingeniería de tejidos y cirugía ortopédica.
Para la búsqueda, se utilizaron palabras clave como: Autoadaptabilidad, bioactividad, biodegradabilidad, osteogénesis, angiogénesis, nanotecnología.
La búsqueda inicial identificó 21 fuentes relevantes, entre las cuales se incluyeron artículos originales, revisiones sistemáticas, estudios experimentales y documentos de organismos especializados en biomateriales e ingeniería biomédica. A partir de estas fuentes, se realizó un análisis detallado para extraer información sobre las propiedades físico-químicas, los mecanismos de interacción con el tejido óseo, los resultados preclínicos y clínicos, así como los desafíos actuales y las oportunidades futuras para la implementación de estas tecnologías en la práctica ortopédica.
El análisis se llevó a cabo utilizando enfoques cualitativos y comparativos. Se sintetizaron los hallazgos y se organizaron en categorías temáticas, lo que permitió identificar patrones en el diseño y aplicación de los biomateriales inteligentes, correlaciones con la regeneración ósea efectiva y el impacto clínico de estas estrategias. Este enfoque integral ofrece una visión estructurada del estado actual del conocimiento sobre los biomateriales inteligentes en ortopedia, destacando oportunidades para futuras investigaciones y el desarrollo de soluciones terapéuticas más avanzadas y personalizadas en cirugía regenerativa.
Fundamentos de los biomateriales inteligentes
Los biomateriales inteligentes representan una revolución en el campo de la regeneración ósea, ya que incorporan características que los diferencian sustancialmente de los biomateriales convencionales y los convierten en herramientas avanzadas para aplicaciones ortopédicas. Una de las características principales de estos biomateriales es su autoadaptabilidad, que les permite modificar sus propiedades en respuesta a estímulos externos como cambios de temperatura, variaciones de pH o la presencia de estrés mecánico. Gracias a esta capacidad, los biomateriales inteligentes pueden integrarse de manera más efectiva con los tejidos biológicos, facilitando procesos como la cicatrización y reduciendo las complicaciones derivadas de una integración deficiente (5; 6).
Otra propiedad clave de estos materiales es su bioactividad, que se traduce en su capacidad para participar activamente en los procesos biológicos, algo que los biomateriales tradicionales no pueden lograr. Los biomateriales inteligentes pueden incorporar moléculas bioactivas o factores de crecimiento que estimulan directamente la adhesión, proliferación y diferenciación celular, promoviendo así la regeneración tisular y optimizando los resultados terapéuticos en defectos óseos críticos. Este componente bioactivo es esencial, ya que convierte al material en un participante dinámico del proceso de curación en lugar de un mero soporte estructural (3; 6).
La biodegradabilidad constituye otro rasgo fundamental de los biomateriales inteligentes, ya que están diseñados para degradarse de manera segura dentro del organismo, evitando la necesidad de procedimientos quirúrgicos para retirarlos. Este proceso gradual no solo disminuye los riesgos quirúrgicos, sino que también permite que el material transfiera progresivamente la carga mecánica al tejido regenerado, apoyando su fortalecimiento y funcionalidad a largo plazo (7; 8). Este comportamiento contrasta marcadamente con los biomateriales convencionales, que suelen ser inertes, incapaces de interactuar con el entorno biológico y, en muchos casos, requieren extracción posterior, lo que añade complejidad y costo al tratamiento (6; 8).
La comparación entre ambos tipos de materiales revela ventajas significativas de los biomateriales inteligentes, ya que su capacidad de integración biológica activa y su funcionalidad avanzada no solo reducen la necesidad de intervenciones adicionales, sino que también mejoran de forma considerable los resultados clínicos al facilitar una regeneración más eficiente y personalizada. Además, estos materiales permiten ajustar su comportamiento a las condiciones específicas del paciente y del defecto óseo, lo que introduce un nivel de adaptabilidad que antes no estaba disponible (3; 5).
Dentro de los principales tipos de biomateriales inteligentes utilizados en ortopedia, los metales, como el titanio y sus aleaciones, destacan por su resistencia mecánica y su excelente biocompatibilidad, lo que los convierte en opciones ideales para aplicaciones de carga, como las prótesis articulares y los implantes dentales. Las cerámicas, como la hidroxiapatita y el biovidrio, se valoran por su capacidad para imitar la estructura y composición del hueso natural, promoviendo la osteointegración y sirviendo como matrices bioactivas que favorecen la regeneración (8). Finalmente, los polímeros y materiales compuestos biodegradables están ganando terreno gracias a su versatilidad, ya que pueden diseñarse específicamente para cumplir con requisitos mecánicos, biológicos o de degradación particulares, haciéndolos ideales para injertos óseos, andamios tisulares y liberación controlada de fármacos (8; 6).
Mecanismos de acción en la regeneración ósea
La interacción entre las células y los biomateriales desempeña un papel central en la regeneración ósea, ya que determina en gran medida el éxito del proceso de reparación tisular. Entre las principales células involucradas se encuentran las células estromales mesenquimales, que son esenciales para la osteogénesis, y las células progenitoras endoteliales, que favorecen la angiogénesis. Esta interacción conjunta permite crear un entorno biológico propicio para la reparación ósea, ya que mientras las células mesenquimales inducen la formación de nuevo tejido óseo, las progenitoras endoteliales aseguran la formación de redes vasculares que suministran los nutrientes y factores de crecimiento necesarios para sostener el proceso (9). La importancia de los andamios utilizados como soporte para estas células no puede subestimarse, ya que actúan como estructuras que facilitan la colonización celular y, en última instancia, la vascularización del área dañada, un paso indispensable para una regeneración ósea exitosa (10).
Un componente fundamental en esta dinámica es la liberación controlada de factores de crecimiento, particularmente el factor de crecimiento endotelial vascular y la proteína morfogenética ósea 2. La liberación secuencial de estos factores es clave para recrear un microambiente osteogénico y vascularizado, esencial para la regeneración ósea. Por ejemplo, los hidrogeles compuestos permiten liberar rápidamente el factor de crecimiento endotelial vascular, lo que promueve una vascularización temprana indispensable para garantizar la viabilidad del tejido regenerado, mientras que liberan de manera sostenida la proteína morfogenética ósea 2, estimulando una osteoinducción prolongada que favorece la formación y maduración del hueso. Este tipo de liberación controlada no solo mejora las propiedades osteoinductivas de los biomateriales, sino que también optimiza los resultados finales, permitiendo una regeneración ósea más eficiente y de mayor calidad (11).
La respuesta mecánica a los estímulos ambientales constituye otro pilar fundamental en la regeneración ósea, ya que la estimulación física influye directamente en la diferenciación de las células mesenquimales y en el microambiente que las rodea. Las células mesenquimales tienen la capacidad de detectar señales mecánicas, las cuales modulan no solo su diferenciación hacia linajes osteogénicos, sino también otros procesos complementarios como la respuesta inmunitaria y la angiogénesis, generando un efecto sinérgico que potencia la regeneración del tejido óseo. La aplicación de fuerzas mecánicas, ya sea mediante ejercicios controlados o dispositivos especializados, ha demostrado mejorar la eficacia de los injertos óseos y de los biomateriales implantados, promoviendo una mejor integración de los materiales con el hueso circundante y acelerando los procesos de cicatrización (12).
Finalmente, el papel de la angiogénesis y la osteoinducción en la regeneración ósea es inseparable, ya que la formación de nuevos vasos sanguíneos es indispensable para mantener la viabilidad celular en el área de regeneración. El factor de crecimiento endotelial vascular desempeña un papel esencial al estimular la migración y proliferación de las células endoteliales, facilitando la formación de redes vasculares que, a su vez, favorecen indirectamente la osteogénesis (10). Esta sinergia entre la formación ósea y la formación vascular es indispensable, ya que garantiza que el tejido regenerado reciba un suministro adecuado de nutrientes y oxígeno, así como de otros factores bioactivos necesarios para sostener la regeneración a largo plazo (9; 10).
Aplicaciones en cirugía ortopédica
Los biomateriales inteligentes han emergido como elementos fundamentales en la cirugía ortopédica moderna, especialmente para abordar defectos óseos de tamaño crítico que no pueden resolverse mediante los mecanismos de curación espontánea del cuerpo. Estos materiales cumplen funciones múltiples, desde proporcionar soporte mecánico hasta promover la osteoconductividad y la osteoinductividad, elementos esenciales para lograr una regeneración ósea efectiva (2; 13). Dentro de este contexto, los biomateriales poliméricos inteligentes, como aquellos que responden a estímulos de luz y calor, se han integrado en andamios impresos en tres dimensiones, lo que no solo mejora la reparación ósea, sino que también potencia la eficacia antibacteriana, un aspecto crucial para prevenir complicaciones postoperatorias (1). Asimismo, los biomateriales nanocompuestos destacan por su capacidad para simular el microambiente regenerativo natural del hueso, facilitando así la adhesión y proliferación celular, procesos indispensables para reparar fracturas complejas que van más allá de las capacidades de los enfoques tradicionales (13).
El tratamiento de defectos óseos críticos ha dependido históricamente de métodos como los autoinjertos y los aloinjertos, los cuales, pese a su eficacia, presentan limitaciones significativas, entre ellas la morbilidad del sitio donante y el riesgo de rechazo inmunitario. Estas limitaciones han impulsado el desarrollo y la aplicación de biomateriales avanzados, que destacan por su mejor biocompatibilidad y capacidad de biorreabsorción (2). Un ejemplo relevante es el óxido de grafeno, un biomaterial que ha demostrado un notable potencial para promover la adhesión y diferenciación de osteoblastos, lo que lo posiciona como una opción prometedora para tratar defectos críticos en el hueso (14). Paralelamente, los biomateriales programables, capaces de ajustar dinámicamente sus propiedades según las necesidades específicas del entorno biológico, permiten alcanzar un grado de precisión y control sin precedentes en la regeneración ósea, lo cual resulta esencial cuando se trata de defectos que requieren una respuesta personalizada y ajustada (6).
El campo de los implantes ortopédicos avanzados también se ha beneficiado significativamente de los avances en biomateriales inteligentes. La integración de elementos conductores en estos biomateriales no solo mejora la transmisión de señales eléctricas, sino que además influye positivamente en el comportamiento celular, optimizando la funcionalidad de los implantes (1). Asimismo, las tecnologías de impresión tridimensional y cuatridimensional permiten fabricar implantes personalizados que se adaptan a los requisitos específicos de cada lesión ósea, aumentando la precisión de las intervenciones quirúrgicas y mejorando los resultados clínicos para los pacientes (15). Por otro lado, los implantes diseñados con superficies programables permiten una regeneración secuencial, abriendo nuevas posibilidades en el diseño de prótesis ortopédicas al permitir una adaptación progresiva a las fases del proceso de cicatrización (6).
Las aplicaciones de los biomateriales inteligentes se extienden además al campo de la ingeniería de tejidos y la medicina regenerativa. En este ámbito, los materiales bioactivos destacan por su capacidad para promover la adhesión, proliferación y diferenciación celular, procesos fundamentales para la creación de tejidos funcionales (16). El uso de materiales biofuncionales en la bioimpresióntridimensional ha permitido integrar capacidades de reparación y regeneración en un único andamio, lo que favorece la formación de nuevo tejido óseo de manera coordinada y eficiente (17). Finalmente, se están explorando biomateriales de ingeniería ecológica elaborados a partir de recursos renovables, no solo para evaluar su eficacia en la regeneración del tejido óseo, sino también para analizar su viabilidad en términos de sostenibilidad, lo que representa una tendencia emergente en la búsqueda de soluciones biomédicas responsables con el medio ambiente (15).
Avances recientes y nuevas tecnologías
Los biomateriales sensibles a estímulos externos han emergido como una de las líneas más innovadoras dentro de la regeneración ósea, debido a su capacidad para responder dinámicamente al entorno biológico y facilitar procesos regenerativos avanzados. Entre estos, los biomateriales poliméricos inteligentes que reaccionan a cambios de temperatura, pH o carga mecánica han demostrado un potencial destacado, ya que permiten la liberación controlada de agentes bioactivos directamente en el sitio de la lesión. Este mecanismo no solo promueve la diferenciación de los osteocitos, células esenciales en la formación y remodelación ósea, sino que también facilita la reparación de tejidos en escenarios donde la regeneración natural es insuficiente (1; 18). Particularmente relevantes son los polímeros sensibles a la luz, que se aplican en andamios impresos en tres dimensiones y en terapias fototérmicas, combinando funciones de soporte estructural y actividad antibacteriana, lo que optimiza simultáneamente la regeneración ósea y la prevención de infecciones (1).
Además, se están investigando biomateriales que responden a estímulos mecánicos, magnéticos y acústicos, entre los que destacan los que incorporan nanopartículas superparamagnéticas de óxido de hierro. Estas partículas, al ser sometidas a campos magnéticos externos, pueden modificar el comportamiento celular en términos de migración, diferenciación y proliferación, ampliando así el repertorio de herramientas terapéuticas disponibles para mejorar la regeneración ósea (1; 18). En este contexto, la nanotecnología ha revolucionado el campo al permitir el diseño de nanomateriales que imitan con alta precisión la estructura y las propiedades del hueso natural, lo que resulta crucial para fomentar la interacción celular y apoyar los procesos de osteogénesis (19). Las nanopartículas y los materiales nanocompuestos, que combinan biocerámicas, polímeros y metales, se han convertido en componentes clave para la fabricación de andamios avanzados que no solo ofrecen soporte mecánico, sino que también mejoran notablemente la osteoconductividad y la osteoinductividad, cualidades esenciales para una regeneración eficaz (19; 20).
Por otro lado, las tecnologías de impresión tridimensional han permitido llevar la personalización de implantes a niveles sin precedentes. Gracias a esta técnica, es posible fabricar sustitutos óseos que replican con gran fidelidad la arquitectura y las propiedades del hueso del paciente, lo que mejora significativamente la integración del implante y su funcionalidad a largo plazo (2). Los andamios avanzados impresos en tres dimensiones, como aquellos elaborados a partir de espuma de polietileno (ácido L-láctico) y poliuretano, han sido diseñados específicamente para promover la diferenciación celular y apoyar los procesos regenerativos en defectos óseos complejos (1).
Retos y limitaciones
La biocompatibilidad y la respuesta inmune son elementos fundamentales en el desarrollo de biomateriales inteligentes para regeneración ósea, ya que estos materiales deben integrarse de manera armónica en el entorno biológico del paciente sin provocar reacciones inmunitarias adversas. Mientras que los injertos tradicionales, como los autoinjertos y aloinjertos, a menudo enfrentan desafíos relacionados con el rechazo inmunitario, las alternativas sintéticas no están exentas de preocupaciones similares (2). Los biomateriales inteligentes ofrecen una ventaja adicional al poder adaptarse dinámicamente al entorno corporal, respondiendo a estímulos específicos que les permiten mitigar las respuestas inmunológicas. Sin embargo, para lograr este desempeño, es necesario un control extremadamente preciso de las propiedades físicoquímicas del material, asegurando que no desencadenen inflamación ni toxicidad local ni sistémica (1; 18).
A pesar de sus notables ventajas, el desarrollo de biomateriales inteligentes enfrenta desafíos significativos en términos de costos de producción y escalabilidad. Las técnicas avanzadas involucradas, como la impresión tridimensional, la bioimpresión y la nanotecnología, requieren equipos especializados, materiales de alta pureza y procesos de fabricación complejos, lo que incrementa considerablemente los costos en comparación con los enfoques tradicionales (2). Aunque polímeros como el ácido poliláctico-co-glicólico, el policaprolactona y el ácido poliláctico son altamente prometedores debido a su adaptabilidad y biodegradabilidad, su producción a gran escala todavía necesita optimización. Este esfuerzo no solo debe centrarse en la reducción de costos, sino también en garantizar la consistencia de la calidad, un requisito esencial para la aceptación clínica (21).
Finalmente, uno de los mayores retos para la implementación clínica de biomateriales inteligentes radica en los aspectos reglamentarios y de aprobación. Debido a sus propiedades innovadoras y multifuncionales, estos materiales suelen quedar fuera de los marcos regulatorios tradicionales, lo que exige la creación de estrategias específicas de evaluación que consideren sus características únicas (21). Además, los procesos de aprobación requieren pruebas rigurosas para demostrar no solo la seguridad biológica y la ausencia de toxicidad, sino también la eficacia clínica a largo plazo, lo que implica largos periodos de validación y elevadas inversiones financieras (16).
Conclusiones
Los biomateriales inteligentes han transformado el enfoque de la regeneración ósea al integrar propiedades como la autoadaptabilidad, la bioactividad y la biodegradabilidad, lo que permite superar muchas de las limitaciones de los materiales convencionales. Su capacidad para responder a estímulos externos y participar activamente en los procesos biológicos los convierte en una herramienta innovadora que no solo actúa como soporte mecánico, sino que también impulsa la formación de nuevo tejido óseo, optimizando la cicatrización y reduciendo la necesidad de intervenciones quirúrgicas adicionales. Esta combinación de propiedades representa un avance significativo en términos de efectividad clínica y mejora del bienestar del paciente.
Permiten un grado de personalización y control que antes era impensable, ya que pueden adaptarse a las necesidades específicas de cada paciente y tipo de defecto óseo. Esta capacidad de ajuste no solo garantiza mejores resultados clínicos, sino que también abre la puerta a una medicina regenerativa más precisa y eficiente. Tecnologías como la impresión tridimensional, la nanotecnología y los materiales programables permiten diseñar implantes y andamios que replican con alta fidelidad la estructura y funcionalidad del hueso natural, facilitando una integración más rápida y efectiva.
A pesar de sus enormes ventajas, los biomateriales inteligentes enfrentan desafíos importantes relacionados con la biocompatibilidad, los costos de producción y los procesos de aprobación reglamentaria. Es fundamental garantizar que estos materiales sean seguros, escalables y económicamente viables para que puedan ser adoptados ampliamente en la práctica clínica. Las futuras investigaciones deberán centrarse no solo en perfeccionar las propiedades técnicas y funcionales de estos materiales, sino también en optimizar los procesos de fabricación y en establecer marcos regulatorios adecuados que permitan validar su uso y garantizar su implementación segura en el contexto médico.
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Declaración de buenas prácticas:
Los autores de este manuscrito declaran que:
Todos ellos han participado en su elaboración y no tienen conflictos de intereses
La investigación se ha realizado siguiendo las Pautas éticas internacionales para la investigación relacionada con la salud con seres humanos elaboradas por el Consejo de Organizaciones Internacionales de las Ciencias Médicas (CIOMS) en colaboración con la Organización Mundial de la Salud (OMS).
El manuscrito es original y no contiene plagio.
El manuscrito no ha sido publicado en ningún medio y no está en proceso de revisión en otra revista.
Han obtenido los permisos necesarios para las imágenes y gráficos utilizados.
Han preservado las identidades de los pacientes.