Un dispositivo vascular que debe llegar hasta una arteria por un catéter tiene que soportar una compresión intensa y recuperar su forma al desplegarse. Un equipo internacional liderado por IMDEA Materiales, en Getafe, y la Universidad Politécnica de Madrid ha probado una técnica de impresión 3D para fabricar estructuras trenzadas de nitinol con esa flexibilidad. El trabajo abre una vía de diseño para futuros implantes personalizados, aunque todavía está en fase de prototipo y no se ha probado en pacientes.

La investigación, publicada en la revista científica npj Metamaterials, aborda un límite de los diseños metálicos impresos con geometrías reticulares. En esas estructuras, barras rígidas conectadas en patrones repetidos tienden a deformarse al comprimirse y pueden volverse demasiado rígidas para aplicaciones transcatéter. El equipo propone una arquitectura trenzada, en la que los filamentos se desplazan y reorientan entre sí para acomodar el cambio de forma.

Una estructura trenzada de nitinol

El nitinol, una aleación de níquel y titanio, combina superelasticidad y memoria de forma. Puede deformarse y recuperar su geometría con menos deformación permanente que muchos materiales convencionales. Por eso se utiliza en dispositivos cardiovasculares que deben comprimirse para pasar por un catéter y expandirse después dentro de un vaso sanguíneo.

El método del equipo permite diseñar e imprimir estructuras trenzadas en un único proceso. Al variar su geometría, los investigadores pueden ajustar densidad, tamaño y forma a una aplicación determinada. Esa posibilidad podría facilitar diseños adaptados a la anatomía de una persona, pero el estudio todavía no ofrece un sistema para fabricar un implante clínico individual a partir de imágenes de un paciente.

Tras la impresión, las piezas recibieron un tratamiento combinado de ataque químico y electropulido para obtener un acabado superficial más apropiado para aplicaciones biomédicas. Ese paso redujo el grosor de los filamentos y su sección. En las pruebas, algunos prototipos trenzados soportaron la compresión hasta la mitad de su diámetro inicial. Reducirlo hasta el 50 % del diámetro inicial supone una disminución del 50 %. Después de esa deformación, recuperaron más del 90 % de su elasticidad.

Qué midieron las pruebas de laboratorio

El equipo comparó las estructuras trenzadas con diseños reticulares habituales en fabricación aditiva. En los prototipos analizados, la fuerza radial de salida fue hasta cinco veces menor que en las estructuras reticulares. Esa medición describe el comportamiento mecánico en las condiciones de laboratorio del estudio. No demuestra que el dispositivo vaya a causar menos lesiones vasculares en pacientes, porque todavía faltan pruebas biológicas y clínicas.

La evaluación incluyó varios indicadores mecánicos y un único ciclo de compresión y expansión, que reproduce de forma simplificada la entrada del dispositivo en un catéter y su despliegue. El resultado permite comprobar que la estructura conserva su integridad después de esa maniobra de laboratorio. No informa todavía sobre la fatiga durante años de uso, la respuesta del organismo ni el comportamiento ante distintas condiciones de implantación.

La distinción importa porque un implante cardiovascular debe funcionar dentro del cuerpo, no solo recuperar su forma en una máquina de ensayo. Antes de investigar en pacientes, el grupo señala como siguientes pasos las pruebas de biocompatibilidad in vitro y los estudios en animales. Después serían necesarios otros procesos de evaluación clínica y regulatoria. La técnica, por tanto, es una propuesta de fabricación con resultados mecánicos iniciales, no un tratamiento disponible.

De los prototipos a posibles aplicaciones

Las estructuras flexibles de nitinol podrían servir como base para distintos dispositivos que necesitan compactarse y desplegarse dentro de un vaso sanguíneo. La personalización geométrica podría ser relevante en aplicaciones con anatomías complejas, como algunos dispositivos neurovasculares destinados a zonas de difícil acceso. El artículo científico presenta esa línea como una dirección futura de investigación, no como una aplicación ya ensayada en el cerebro.

El trabajo reúne especialistas en ingeniería mecánica, ciencia de materiales y diseño de dispositivos médicos de IMDEA Materiales, la UPM, el Instituto Tecnológico de Massachusetts y la Universidad de Galway. La participación internacional aportó investigación sobre materiales, fabricación y pruebas mecánicas. El desarrollo también está protegido por una solicitud de patente española atribuida a la UPM y a la Fundación IMDEA Materiales, según la declaración de intereses de los autores.

Para el ámbito madrileño, la investigación muestra cómo la fabricación aditiva puede trasladar propiedades de los materiales a diseños médicos más complejos. Aún queda una distancia considerable entre un prototipo de laboratorio y un dispositivo autorizado para uso sanitario. La fase actual permite valorar la respuesta mecánica de los trenzados y decidir qué versiones merecen avanzar a pruebas biológicas.

La técnica destaca por combinar impresión de nitinol y una estructura que se adapta mediante el movimiento de sus filamentos. Las pruebas iniciales respaldan la compresión y recuperación elástica de los prototipos, pero la siguiente evidencia necesaria será su biocompatibilidad y seguridad en organismos vivos. Solo después de esos pasos podría evaluarse si alguna versión sirve como implante en pacientes.