La reparación de fracturas complejas y de grandes pérdidas de hueso sigue siendo uno de los mayores retos de la traumatología moderna. Los métodos actuales funcionan, pero no siempre logran un ajuste perfecto al defecto óseo, alargan las intervenciones y no están exentos de complicaciones.
En ese contexto, un grupo internacional de investigadores ha presentado una propuesta que, dicho pronto y mal, permite “imprimir hueso” en plena operación. Mediante una especie de pistola de pegamento modificada, los cirujanos pueden crear injertos tridimensionales directamente sobre el hueso dañado, capa a capa y en cuestión de minutos.
De los injertos tradicionales a la impresión ósea in situ
Durante décadas, la reparación de defectos óseos extensos se ha basado en injertos autólogos, hueso de donante o implantes metálicos. Cada opción arrastra sus propios inconvenientes: segunda cirugía para obtener el injerto del propio paciente, disponibilidad limitada de donantes, riesgo inmunológico y problemas de adaptación anatómica.
La irrupción de la impresión 3D en medicina abrió la puerta a piezas personalizadas, diseñadas a partir de escáneres e imágenes médicas. Sin embargo, fabricar un implante a medida exige procesos previos laboriosos: adquisición de imágenes, modelado digital, impresión, posprocesado y, en muchos casos, retoques manuales en quirófano.
Todo ese circuito implica tiempos largos, costes elevados y cierto margen de error cuando el defecto óseo es muy irregular. En la práctica clínica, esto hace que muchos hospitales europeos no puedan desplegar de forma rutinaria soluciones tan sofisticadas en todos los pacientes que lo necesitarían.
La nueva aproximación cambia el enfoque de raíz: en lugar de adaptar el hueso a un implante ya fabricado, es el implante el que se va moldeando directamente sobre el hueso lesionado, con el cirujano dirigiendo el proceso en tiempo real dentro del quirófano.
Una herramienta portátil basada en una pistola de pegamento
El dispositivo, desarrollado por especialistas de la Facultad de Medicina de la Universidad de Corea, la Universidad Sungkyunkwan y el MIT, parte de una idea sencilla: transformar una pistola de pegamento caliente en una herramienta quirúrgica de alta precisión capaz de extruir un filamento biocompatible.
Este sistema compacto se maneja con la mano, lo que permite al cirujano controlar la dirección, el ángulo y la profundidad de la impresión sobre el defecto óseo. En lugar de una impresora 3D volumétrica alejada de la mesa de operaciones, la “impresora” se integra directamente en el instrumental quirúrgico.
La clave está en el filamento utilizado. Los investigadores han diseñado una mezcla de policaprolactona (PCL) e hidroxiapatita (HA), dos materiales ampliamente estudiados en ingeniería de tejidos. La PCL es un termoplástico biodegradable con un punto de fusión relativamente bajo, en torno a los 60 ºC, lo que permite trabajar a temperaturas que no dañan los tejidos circundantes.
Por su parte, la hidroxiapatita es un mineral presente de forma natural en el hueso humano, reconocido por favorecer la osteointegración. Al combinar ambos componentes, el filamento resultante se comporta como un “andamio” que aporta soporte mecánico mientras guía el crecimiento de nuevo tejido óseo.
Materiales que se adaptan al hueso y liberan fármacos
Uno de los puntos más interesantes del desarrollo es la posibilidad de ajustar la composición del filamento para modificar sus propiedades. Variando la proporción de hidroxiapatita y policaprolactona, los científicos pueden personalizar la dureza, elasticidad y capacidad de carga del injerto.
Este ajuste fino permite adaptar el material a distintas zonas del esqueleto o a diferentes tipos de lesión. No es lo mismo reforzar una diáfisis femoral, sometida a altas cargas, que rellenar un defecto en un hueso más pequeño o en una región con menor exigencia mecánica.
Además de su función estructural, el andamio impreso incorpora una dimensión terapéutica. El equipo ha conseguido integrar antibióticos como vancomicina y gentamicina dentro del filamento, de forma que el injerto actúa también como sistema de liberación local de fármacos.
En pruebas de laboratorio, este material demostró ser capaz de inhibir el crecimiento de bacterias habituales en infecciones posquirúrgicas, como Escherichia coli y Staphylococcus aureus. Gracias a la matriz de PCL y HA, los antibióticos se liberan de manera gradual durante varias semanas directamente en la zona operada.
Este enfoque de “medicación localizada” podría reducir la dependencia de tratamientos antibióticos sistémicos prolongados, algo relevante en hospitales de España y Europa donde la lucha contra la resistencia antimicrobiana es una prioridad sanitaria.
Imprimir el injerto en minutos durante la cirugía
En la práctica, el procedimiento es relativamente directo: el cirujano introduce el filamento en la herramienta portátil y, durante la intervención, lo extruye sobre la fractura o el defecto óseo. La masa fundida se adapta a las irregularidades, rellena cavidades y empieza a solidificarse rápidamente.
Según los autores del estudio, el proceso completo se puede realizar en cuestión de minutos, algo especialmente relevante en el entorno de quirófano, donde cada minuto cuenta para reducir riesgos anestésicos y costes operativos.
La operación manual del dispositivo añade un componente de personalización en tiempo real difícil de conseguir con implantes prefabricados. El especialista puede ir “dibujando” el injerto según lo que ve en el campo quirúrgico, rectificando sobre la marcha y ajustando el volumen y la densidad del material donde más se necesite.
Este control directo abre la puerta a una cirugía más adaptada a cada paciente, un aspecto que encaja con la tendencia creciente hacia la medicina personalizada en los sistemas sanitarios europeos. En vez de depender de piezas estándar o de procesos previos de diseño digital complejos, la solución se genera sobre la marcha dentro del propio quirófano.
Otro elemento clave del diseño es su degradación programada. A medida que el andamio se va reabsorbiendo, el nuevo hueso va ocupando su lugar, de modo que, a largo plazo, no queda una estructura artificial permanente, sino tejido óseo propio del paciente.
Resultados en animales: más hueso, más resistente y sin infecciones
Para validar la idea, el dispositivo se probó en un modelo animal con defectos óseos de tamaño crítico, un tipo de lesión que no se regenera de forma espontánea sin intervención. Los investigadores eligieron fracturas femorales graves en conejos, un modelo habitual en estudios de regeneración ósea.
En estos ensayos se comparó la impresión in situ con el uso de cemento óseo convencional, empleado con frecuencia como material de relleno y fijación. Tras 12 semanas de seguimiento, los animales tratados con la técnica de impresión mostraron una regeneración superior.
Los análisis histológicos y estructurales no detectaron signos de infección ni necrosis en el grupo tratado con el nuevo método. Además, parámetros como la superficie ósea formada, el grosor cortical y el momento polar de inercia —relacionado con la resistencia mecánica— fueron mejores que en el grupo control.
Estos resultados apuntan a una integración más eficaz del injerto con el tejido circundante y a una consolidación ósea más sólida. El andamio no solo actuó como soporte temporal, sino que facilitó la regeneración de un hueso con características mecánicas más próximas al original.
Aunque se trata todavía de pruebas preclínicas, los datos sirven como prueba de concepto robusta y justifican avanzar hacia modelos animales de mayor tamaño y, en una fase posterior, hacia ensayos en humanos dentro de marcos regulatorios como el europeo.
Retos regulatorios y posible impacto en Europa
A pesar de los buenos resultados, el salto desde el laboratorio al hospital no es inmediato. Para que una tecnología así llegue a quirófanos de España o de otros países de la Unión Europea, es necesario superar varios filtros científicos y regulatorios.
Los responsables del proyecto subrayan que hace falta estandarizar los procesos de fabricación del filamento y de la propia herramienta, validar métodos de esterilización y demostrar que el sistema funciona con la misma eficacia y seguridad en animales de mayor tamaño, más comparables a los humanos.
Además, la combinación de dispositivo médico, biomaterial implantable y liberación controlada de fármacos sitúa esta tecnología en un terreno regulatorio complejo, donde es probable que se la evalúe como un producto sanitario combinado. En Europa, ello implicaría cumplir tanto el Reglamento de Productos Sanitarios (MDR) como las normativas específicas sobre medicamentos.
Si estas etapas se superan con éxito, los hospitales podrían disponer de una herramienta que permita tratar fracturas complejas, defectos tras tumores óseos o secuelas de traumatismos graves con soluciones más rápidas y adaptadas a la anatomía real del paciente.
En sistemas sanitarios como el español, donde la presión asistencial en traumatología y ortopedia es elevada, una técnica que reduzca tiempos quirúrgicos, minimice reintervenciones y disminuya el riesgo de infecciones posoperatorias podría tener un impacto significativo tanto en resultados clínicos como en costes.
Esta nueva forma de impresión 3D ósea in situ plantea un cambio de paradigma: en lugar de depender de implantes fabricados antes de la cirugía, el propio quirófano se convierte en “taller” de injertos personalizados, capaces de integrarse con el hueso, liberar antibióticos donde hacen falta y desaparecer gradualmente a medida que el tejido se regenera, un enfoque que, si supera los próximos pasos científicos y regulatorios, podría transformar la forma en que se abordan las fracturas difíciles en hospitales de España y del resto de Europa.
