Un equipo de estudiantes e investigadores de la UVic-UCC diseñan un hueso humano

Un equipo de estudiantes e investigadores de la UVic-UCC diseñan un hueso humano

Es un proyecto pionero que propone la creación de un modelo sintético de hueso que utiliza un diseño biomimético innovador y una técnica de bioimpresión 3D para replicar las propiedades del fémur humano

Cinco estudiantes de la Universidad de Vic – Universidad Central de Cataluña (UVic-UCC) han participado en el proyecto “Phygital Human Bone” de Elisava y el grupo de investigación TR2Lab. Más allá de su objeto de estudio y de sus resultados innovadores, el proyecto es relevante también porque, por primera vez, ha sido desarrollado de forma coordinada por estudiantes de dos de los cuatro campus de la Universidad de Vic - Universidad Central de Catalunya (UVic -UCC): UElisava y UVic.

“Phygital Human Bone” es un proyecto de investigación pionero que propone la creación de un modelo phygital (físico y digital) sintético de hueso que utiliza un diseño biomimético innovador y una técnica de bioimpresión 3D para replicar las propiedades del fémur humano. Su objetivo es replicar su microarquitectura interna, de forma que se simulan de forma sintética las propiedades biomecánicas del hueso y, por tanto, se pueden estudiar los patrones de fracturación, meta hasta ahora inédita, a pesar de existir otros estudios similares en este campo. El resultado es un modelo sintético capaz de recrear las propiedades de un tejido biológico (tejido óseo).

Esta recreación alcanzada por Phygital Human Bone tiene un gran interés, tanto para ensayos controlados como para estudios experimentales biomecánicos, ya que permite la reproducción controlada del hueso humano y el estudio de diferentes escenarios hasta ahora imposibles de abordar , tanto por cuestiones éticas como legales o de disponibilidad. Además, los resultados del proyecto abren nuevas oportunidades para la realización de investigaciones más precisas en el ámbito de la medicina y biomecánica.

Trabajo en equipo y multidisciplinar

De los cinco estudiantes que ha tomado parte, cuatro son estudiantes del grado en Ingeniería de Diseño Industrial de UElisava, Nim Carbonell, Gerard Estrada, María Jesús de Pouplana y Pau Daura, y una lo es del grado en Biotecnología de la UVic, Júlia Guri. Todos ellos han trabajado conjuntamente en sus respectivos trabajos fin de grado, combinando así diversas disciplinas en un mismo proyecto.

El proyecto se ha llevado a cabo dentro del área de investigación sobre remodelado óseo del grupo de investigación en Reparación y Regeneración Tisular (TR2Lab - Tissue Repair and Regeneration Laboratory) de la UVic-UCC, y ha sido dirigido por el Dr. Juan Crespo, investigador y profesor de Elisava, y el dr. Xavier Jordana, investigador y profesor de la UAB, ambos miembros del TR2Lab. Han sido tutores académicos el profesor Marco Gesualdo, por parte de Elisava, y la Dra. Marta Otero, de la UVic, directora del TR2Lab.

“Este proyecto colaborativo es un claro ejemplo del compromiso del TR2Lab de fomentar las vocaciones científicas de nuestros estudiantes de grado a través de implicarlos en proyectos de investigación activos y de promover el trabajo en equipos multidisciplinares para abordar retos complejos en ámbito de la reparación y transformación tisular” comenta Marta Otero, coordinadora del TR2Lab.

Más fiabilidad y precisión en estudios biomédicos

“Tanto el modelo, que es de gran precisión, como las macetas de compresión, han dado resultados muy innovadores, que no hemos encontrado publicados ni fabricados. De ahí que tenga tanta relevancia”, explica Juan Crespo. “En el marco del proyecto hemos desarrollado un modelo paramétrico digitalizado de hueso humano mediante el diseño asistido por algoritmos (AAD) y lo hemos materializado con impresoras 3D, experimentando con composites desarrollados dentro del proyecto. Este modelo phygital nos sirve para estudiar patrones de fractura y compararlos con otras fracturas producidas en huesos humanos reales, sean secos o húmedos, estudiando así la correlación entre ambas”.

"Este es sólo el primer paso", añade Xavier Jordana, codirector del proyecto e investigador del TR2Lab. “Hay que mejorar aspectos importantes, como el tipo de material utilizado para imprimir los modelos sintéticos, pero hemos alcanzado el objetivo principal: recrear el comportamiento biomecánico del hueso humano real en su propagación de las microfisuras y su resistencia a las fracturas”.

Utilizar modelos óseos sintéticos, según los responsables del proyecto, es fundamental en campos como la biomedicina o la medicina forense para poder realizar pruebas y macetas biomecánicas, superando así la dificultad actual para realizar estas pruebas en huesos humanos reales.

Por otra parte, apuntan que los huesos humanos de donantes que se usan habitualmente en estas pruebas tienen una variabilidad considerable (por cuestiones de edad, sexo, estado de salud, etc.) y el hecho de utilizar modelos sintéticos ayudaría a los profesionales e investigadores en estandarizar estos parámetros y modificarlos según las necesidades de cada estudio.

 

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