Los implantes de magnesio biodegradables (también conocidos como implantes de magnesio bioabsorbibles , implantes de magnesio reabsorbibles o implantes de magnesio degradables ) son implantes quirúrgicos temporales fabricados con magnesio y sus aleaciones que se disuelven gradualmente en el entorno fisiológico del cuerpo durante y después de la consolidación ósea . A diferencia de los implantes permanentes convencionales hechos de titanio o acero inoxidable , un dispositivo bioabsorbible está diseñado para degradarse una vez que el hueso se ha consolidado, eliminando la necesidad de una segunda intervención quirúrgica para su extracción. [ 1 ] [ 2 ]
El magnesio es el cuarto catión más abundante en el cuerpo humano y un componente esencial del mineral óseo , lo que contribuye a su biocompatibilidad inherente . Su módulo elástico (41–45 GPa) es considerablemente más cercano al del hueso cortical (10–30 GPa) que el de los biomateriales metálicos permanentes convencionales, como las aleaciones de titanio (~110 GPa) o el acero inoxidable (~200 GPa), lo que reduce el efecto de protección contra el estrés que puede inhibir la remodelación ósea y provocar la resorción ósea . [ 3 ] Más allá de la compatibilidad pasiva, se ha demostrado que los iones de magnesio liberados durante la degradación promueven activamente la osteogénesis , estimulan la angiogénesis y modulan las respuestas inmunitarias en el microambiente óseo. [ 4 ]
Las principales formas clínicas incluyen tornillos, clavos, placas y clavos intramedulares utilizados en la fijación de fracturas , así como andamios coronarios biorreabsorbibles . El primer implante ortopédico metálico reabsorbible aprobado por las autoridades reguladoras, el tornillo de compresión MAGNEZIX® (Syntellix AG, Alemania), recibió la marca CE en 2013. [ 5 ] A partir de 2026, varias empresas en Europa, Asia y América del Norte cuentan con productos aprobados o designados como innovadores, dirigidos a mercados de traumatología ortopédica y cirugía de columna vertebral valorados en más de 9 mil millones de dólares. [ 6 ]
A pesar de la creciente adopción clínica, los desafíos relacionados con el control de la velocidad de corrosión, el agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC), la evolución del hidrógeno gaseoso y la estandarización regulatoria siguen limitando su implementación a mayor escala. Un área activa de investigación se centra en el desarrollo de parámetros de diseño cuantitativos, como los umbrales de tensión de SCC, para respaldar el diseño seguro de implantes más allá de la clasificación comparativa de susceptibilidad. [ 3 ]
Historia
La exploración clínica de implantes biodegradables de magnesio se originó a finales del siglo XIX, impulsada por las propiedades únicas de reabsorción del metal. En 1878, el médico Edward C. Huse utilizó por primera vez alambres de magnesio como ligaduras para detener el sangrado de los vasos sanguíneos. Posteriormente, el cirujano austriaco Erwin Payr realizó un trabajo pionero , diseñando, a partir de 1900, stents tubulares absorbibles de magnesio para facilitar la anastomosis vascular y la reparación nerviosa. [ 7 ] De manera similar, en 1906, el cirujano belga Albin Lambotte llevó a cabo el primer ensayo clínico documentado de magnesio en ortopedia, utilizando una placa de magnesio puro y tornillos de acero para estabilizar una fractura pediátrica de tibia y peroné. Sin embargo, estas primeras aplicaciones clínicas se vieron seriamente limitadas por la alta tasa de corrosión in vivo del magnesio. La rápida degradación no solo resultó en una pérdida prematura de la integridad mecánica del implante antes de que pudiera ocurrir la cicatrización del tejido, sino que también impulsó una reacción electroquímica localizada que liberó volúmenes excesivos de gas hidrógeno, formando extensas cavidades de gas subcutáneas. El interés se reavivó por completo a partir de la década de 1990 y particularmente durante la década de 2000, ya que los avances en el diseño de aleaciones, la ingeniería de superficies y las técnicas de caracterización hicieron posible la degradación controlada. La investigación se expandió en dos direcciones principales: (1) dispositivos de fijación de fracturas ortopédicas; y (2) andamios reabsorbibles cardiovasculares . [ 8 ] El hito regulatorio se produjo en 2013, cuando Syntellix AG (Hannover, Alemania) recibió la marca CE para sus tornillos de compresión MAGNEZIX®, el primer implante ortopédico metálico reabsorbible aprobado para uso humano en todo el mundo. [ 5 ] Ese mismo año, Biotronik recibió la marca CE para la primera generación de su stent coronario de magnesio absorbible. Los tornillos K-MET (K-MET Co., Ltd., República de Corea) recibieron la aprobación de la Administración de Alimentos y Medicamentos de Corea en 2015 para la reparación de fracturas de radio distal. [ 5 ] Para 2016, MAGNEZIX® se había utilizado en más de 25 000 pacientes en un solo año. Ian Technology (China) obtuvo la certificación CE para su tornillo óseo de magnesio de alta pureza (HP-Mg) en 2020, y Bioretec Oy (Finlandia) recibió la aprobación de la FDA de EE. UU. para su tornillo de trauma RemeOs™ en marzo de 2023 y la marca CE en enero de 2025. [ 6 ]
Propiedades del magnesio relevantes para la implantación ósea
Propiedades mecánicas
El módulo elástico de las aleaciones de magnesio (41–45 GPa) se sitúa entre el del hueso cortical (10–30 GPa) y el del hueso esponjoso (~0,1–5 GPa), lo que representa una compatibilidad mecánica sustancialmente mejor que la del titanio o el acero. [ 3 ] [ 9 ] Esto reduce el efecto de protección contra el estrés, en el que un implante mucho más rígido soporta una parte desproporcionada de la carga, privando al hueso adyacente de la estimulación mecanobiológica necesaria para la remodelación.
La densidad del magnesio (~1,74 g/cm³) es cercana a la del hueso cortical (~1,75–2,0 g/cm³), lo que confiere a los implantes una alta relación resistencia-peso (tracción: ~158 kN·m/kg) y, en contextos ortopédicos, reduce la inercia relacionada con el implante durante la actividad del paciente. [ 9 ] Las resistencias a la tracción y a la compresión de las aleaciones procesadas son generalmente adecuadas para la fijación temporal de reparto de carga (típicamente 150–300 MPa dependiendo de la composición y la ruta de procesamiento), aunque las aplicaciones de soporte de carga, como la fijación femoral y la instrumentación espinal, siguen siendo un desafío debido a la dificultad de lograr de forma fiable resistencias de fluencia superiores a 200 MPa en todas las geometrías del producto. [ 10 ]
Biocompatibilidad
Aproximadamente la mitad del magnesio total del cuerpo reside en los huesos, y los iones Mg²⁺ participan en cientos de reacciones enzimáticas. Los principales productos de degradación —los iones Mg²⁺ y el hidróxido de magnesio— no son intrínsecamente citotóxicos y se excretan a través de los riñones. Los estudios clínicos han demostrado, en general, que las concentraciones séricas de magnesio y calcio no se ven alteradas significativamente por la presencia de implantes de magnesio degradables. [ 11 ]
Más allá de la biocompatibilidad pasiva, los iones Mg²⁺ liberados durante la degradación promueven la formación de hueso nuevo mediante la estimulación de la diferenciación y migración de osteoblastos, fomentan la angiogénesis en el hueso en regeneración y ejercen efectos inmunomoduladores a través de la polarización de macrófagos hacia un fenotipo pro-cicatrización (M2). [ 4 ] Un estudio de 2024 en Nature Biomedical Engineering informó que los iones Mg²⁺ de tornillos reabsorbibles aumentaron la expresión de osteocalcina en células madre mesenquimales humanas en 3,2 veces, acelerando la maduración del callo en fracturas femorales de ratas. [ 12 ] Estas propiedades osteoestimuladoras son una ventaja distintiva sobre los implantes metálicos permanentes biológicamente inertes.
Mecanismo de biodegradación
En el entorno rico en cloruro de los fluidos fisiológicos, el magnesio se degrada electroquímicamente. La reacción global predominante es:
- Mg + 2H₂O → Mg(OH)₂ + H₂↑
La película de hidróxido de magnesio (brucita) que se forma en la superficie es parcialmente protectora, pero susceptible a la disolución por iones cloruro, que la convierten en MgCl₂, más soluble. Esto se acompaña de la liberación local de hidrógeno gaseoso . El magnesio puro sin recubrimiento se degrada a una velocidad aproximada de 2–4 mm/año en fluido corporal simulado, lo cual es demasiado rápido para la mayoría de las aplicaciones clínicas. La tasa de degradación está influenciada por la composición de la aleación, la microestructura , la distribución de la segunda fase, el estado de la superficie, el pH local, la adsorción de proteínas y las concentraciones iónicas en el medio fisiológico circundante. [ 13 ]
Sistemas de aleación
El rendimiento de un implante de magnesio depende fundamentalmente de la composición de la aleación, que determina la resistencia mecánica, la velocidad de corrosión y la respuesta biológica. Las aleaciones de magnesio comerciales se clasifican generalmente en sistemas Mg-Al, Mg-Ca, Mg-Zn, Mg-Mn, Mg-Sr, Mg-Zr, Mg-RE (tierras raras) y multicomponentes. Para uso biomédico, las composiciones libres de aluminio y de tierras raras han despertado un interés creciente por motivos de seguridad.
Magnesio puro
El magnesio de alta pureza (HP-Mg, ≥99,9 %) ha sido investigado y aplicado clínicamente debido a que la ausencia de elementos de aleación minimiza las preocupaciones sobre la citotoxicidad. El HP-Mg presenta una corrosión relativamente uniforme, e Ian Technology (China) recibió la certificación CE en 2020 para un tornillo de fijación ósea de HP-Mg. Sus principales limitaciones son una resistencia mecánica modesta y una tasa de degradación relativamente rápida que es difícil de controlar sin aleación. [ 5 ]
aleaciones de Mg–Al–Zn
Las aleaciones de la serie AZ (p. ej., AZ31, AZ61, AZ91D) fueron de las primeras en investigarse debido a sus propiedades mecánicas bien establecidas a temperatura ambiente y su familiaridad industrial. El aluminio tiene la mayor solubilidad sólida en magnesio (~12,7 % en peso), lo que permite el fortalecimiento por solución sólida y la precipitación de la fase β-Mg₁₇Al₁₂. Sin embargo, las preocupaciones sobre la posible citotoxicidad y neurotoxicidad de los iones de aluminio que se acumulan localmente cerca del implante han limitado sustancialmente el entusiasmo clínico por esta serie en aplicaciones biodegradables a largo plazo. [ 14 ] Un trabajo más reciente sobre el andamio Biotronik Freesolve™ de tercera generación ha revelado que la especiación y la movilización sistémica del aluminio de las aleaciones de Mg-Al están dictadas críticamente por el diseño microestructural, y las aleaciones en su punto máximo de envejecimiento favorecen la liberación localizada de partículas sobre la exposición iónica sistémica. [ 15 ]
aleaciones binarias de Mg-Ca
El calcio es un elemento esencial en el cuerpo humano y el principal componente mineral del hueso, lo que hace que las aleaciones de Mg-Ca sean conceptualmente atractivas para la compatibilidad fisiológica. El calcio refina la estructura del grano y promueve la formación de intermetálicos de Mg₂Ca resistentes a la corrosión. Las propiedades mecánicas y la resistencia a la corrosión son óptimas cuando el contenido de calcio se mantiene por debajo del 1 % en peso; a niveles más altos, la fracción volumétrica de la fase catódica de Mg₂Ca aumenta, acelerando la corrosión galvánica . [ 14 ] Durante la degradación in vivo, se forman precipitados de fosfato de calcio que promueven la mineralización ósea. Las aleaciones binarias de Mg-Ca fueron de los primeros sistemas candidatos verdaderamente biocompatibles estudiados y constituyen la base conceptual de muchas composiciones ternarias. [ 16 ]
aleaciones binarias de Mg-Zn
El zinc es un oligoelemento esencial que interviene en la formación ósea y la función enzimática. La adición de Zn al magnesio aumenta la resistencia a la fluencia (mediante endurecimiento por solución sólida y precipitación) y reduce la tasa de corrosión al formar películas superficiales protectoras; las aleaciones de Mg-Zn presentan una alta biocompatibilidad y se consideran entre los sistemas a base de Mg más seguros desde el punto de vista clínico. La elongación máxima (~15,8 %) se alcanza típicamente con concentraciones de Zn de hasta aproximadamente 4-6 % en peso. [ 14 ] Las aleaciones de Mg-Zn se han evaluado para tornillos de interferencia y clavos de fijación de fracturas, y esta clase constituye la base binaria de la familia ternaria Mg-Zn-Ca, ampliamente estudiada.
Aleaciones ternarias de Mg–Ca–Zn
Las aleaciones ternarias de Mg–Ca–Zn han atraído un considerable interés de investigación, ya que combinan la compatibilidad fisiológica del calcio y el zinc sin aluminio ni elementos de tierras raras. Los estudios microestructurales muestran la formación de compuestos intermetálicos Mg₂Ca y Mg₆Ca₂Zn. [ 16 ] Los estudios de citotoxicidad in vitro han demostrado una viabilidad celular del 95–99% para composiciones en el rango de 0,5–1 % en peso de Ca y 1–4 % en peso de Zn, estableciendo que son adecuadas para uso biomédico. Se considera que las composiciones óptimas para el equilibrio de resistencia a la corrosión y resistencia mecánica se encuentran en el rango de 0,3–0,8 % en peso de Ca y 0,5–4 % en peso de Zn. [ 16 ] Se han diseñado específicamente composiciones diluidas como Mg–0,6Zn–0,5Ca (ZX00) y ZXM100 para aplicaciones cardiovasculares y ortopédicas reabsorbibles; ZX00 demostró una viabilidad de fibroblastos significativamente mayor que WE43 in vitro, y se degradó a través de mecanismos de corrosión uniformes en lugar de localizados, manteniendo una ductilidad superior después de cinco meses de implantación in vivo. [ 15 ]
La caracterización microestructural detallada de la aleación Mg–0,45Zn–0,45Ca en condiciones de tratamiento térmico y procesamiento termomecánico ha demostrado que la ruta de procesamiento influye significativamente en el tamaño de grano, la distribución de la segunda fase y el comportamiento frente a la corrosión, lo que subraya la importancia del postprocesamiento para lograr tasas de degradación y propiedades mecánicas clínicamente adecuadas. [ 17 ]
Clínicamente, el tornillo K-MET® (K-MET Co., Ltd., República de Corea), aprobado por la FDA coreana en 2015, se basa en un sistema Mg–Ca–Zn (nominalmente Mg–5Ca–1Zn) y logró una degradación completa a los 6–18 meses en el seguimiento clínico. [ 5 ] Bioretec Oy (Finlandia) ha desarrollado la aleación patentada Mg–Zn–Ca relacionada con ZXM100 que sustenta la línea de productos RemeOs™, la cual ha recibido tanto la aprobación de la FDA de EE. UU. (2023) como la marca CE (2025). [ 6 ]
Aleaciones de magnesio y tierras raras (Mg-RE)
Las aleaciones que incorporan itrio, neodimio, gadolinio, circonio y elementos de tierras raras relacionados combinan una microestructura refinada con una mayor resistencia a altas temperaturas y a la corrosión. La aleación WE43 (nominalmente Mg–3,8Y–2,2Nd–0,49Gd–0,23Zr, % en peso) es la aleación de Mg–RE biomédica más estudiada. Contiene fases intermetálicas secundarias Mg₄₁Nd₅, Mg₁₂Nd, Mg₂₄Y₅ y Mg₅Gd distribuidas dentro de los granos y en los límites de grano, que proporcionan un refinamiento microestructural pero también introducen heterogeneidad microgalvánica que puede acelerar la corrosión localizada y el agrietamiento por corrosión bajo tensión. [ 3 ] La WE43 constituye la base metalúrgica de dispositivos de uso clínico, como el tornillo MAGNEZIX® (Syntellix AG) y el andamio coronario Magmaris® (Biotronik). [ 3 ] [ 5 ]
Sin embargo, las aleaciones de RE se enfrentan a un escrutinio cada vez mayor debido a la evidencia de que los elementos de tierras raras pueden acumularse dentro de los órganos de los mamíferos. Un estudio longitudinal encontró aumentos de 10 a 20 veces en las concentraciones de RE en órganos de conejos después de la implantación de LAE442 en comparación con los controles, y se ha observado que los subproductos de degradación de WE43 persisten como residuos no degradables en los sitios de implantación años después de que el dispositivo se haya reabsorbido por completo. [ 18 ] Estos hallazgos han motivado el desarrollo de sistemas de aleación libres de RE, incluidas las aleaciones cuaternarias Mg–Zn–Ca, Mg–Mn–Zn y Mg–Zn–Ca–Sn, como alternativas más seguras a largo plazo.
aleaciones de Mg-Sr
El estroncio comparte propiedades químicas con el calcio y el magnesio, y casi todo el estroncio del cuerpo se almacena en los huesos. Las adiciones de estroncio a las aleaciones de Mg refinan los granos, mejoran la resistencia a la corrosión mediante la modificación de la distribución de la fase secundaria y promueven la actividad osteogénica a través de los efectos farmacológicos establecidos del estroncio en la formación ósea. Se han evaluado aleaciones de Mg-Sr y sistemas multicomponentes de Mg-Zn-Sr y Mg-Zn-Zr-Sr para la fijación de fracturas, y se encontró que el Mg-0,5Sr se degradaba a una velocidad menor que las aleaciones más complejas en algunas comparaciones in vivo. [ 14 ]
Aleaciones de Mg-Mn y aleaciones multicomponentes que contienen Mg-Mn
El manganeso es un oligoelemento que promueve la formación de una película de óxido protectora que inhibe la infiltración de iones cloruro. Las aleaciones de Mg-Mn y las composiciones que contienen adiciones de Mn (por ejemplo, Mg-2Zn-1Mn, Mg-Mn-Zn) han despertado interés porque logran tasas de degradación sustancialmente reducidas y más predecibles. Se ha informado que el Mg-2Zn-1Mn logra una degradación estable de aproximadamente 0,36 mm/año en fluido corporal simulado, lo que representa una mejora de 100 a 1000 veces con respecto al magnesio histórico sin modificar; se eliminó la variabilidad de diez veces observada previamente con aleaciones menos optimizadas. [ 10 ] Sin embargo, las preocupaciones sobre la neurotoxicidad y la ototoxicidad del manganeso deben manejarse mediante límites de composición apropiados. [ 14 ]
aleaciones de Mg-Zr
El zirconio es eficaz para refinar la estructura de grano del Mg y mejorar la resistencia a la corrosión mediante la modificación de los límites de grano. El zirconio no puede coalearse con aluminio o manganeso porque estos elementos forman compuestos estables con el Zr, consumiéndolo de la matriz. Por lo tanto, las aleaciones de Mg-Zr libres de Al y Mn, incluido el sistema Mg-Y-RE-Zr (es decir, WE43), representan la principal vía para obtener aleaciones biomédicas que contienen Zr. También se utilizan microadiciones de Zr (por debajo de ~0,5 % en peso) en los diseños cuaternarios emergentes de Mg-Zn-Ca-Zr destinados a combinar la seguridad biológica con propiedades mecánicas competitivas. [ 19 ]
aleaciones de Mg-Ag
La adición de plata confiere propiedades antibacterianas a las aleaciones de magnesio, debido a la liberación de iones Ag⁺ durante la degradación. Se han estudiado las aleaciones de Mg-Ag para la prevención de infecciones asociadas a implantes, donde el riesgo de osteomielitis posquirúrgica sigue siendo significativo. La citotoxicidad de la plata en concentraciones elevadas debe controlarse cuidadosamente, y esta clase de aleaciones aún no se utiliza ampliamente en la práctica clínica. [ 14 ]
Ingeniería de procesamiento y microestructural
El rendimiento de una aleación de magnesio para implantes no solo depende de su composición, sino también del proceso de fabricación utilizado para producir el componente final.
Tratamiento térmico
El tratamiento térmico de solución seguido de envejecimiento disuelve las fases intermetálicas gruesas de la fundición, homogeneiza la matriz y permite la reprecipitación controlada de fases secundarias finas y dispersas durante el envejecimiento. Esto mejora tanto las propiedades mecánicas como la resistencia a la corrosión al reducir la heterogeneidad microgalvánica asociada con los precipitados gruesos en los límites de grano. En WE43, se ha demostrado que el tratamiento T6 mejora sinérgicamente la resistencia, la resistencia a la corrosión y la resistencia a la corrosión bajo tensión simultáneamente. [ 20 ] Para aleaciones diluidas de Mg-Zn-Ca, tanto el tratamiento térmico de solución como el envejecimiento alteran el tamaño de grano, la distribución intermetálica y la morfología de la corrosión de maneras que son altamente sensibles al intervalo específico de temperatura y tiempo aplicado. [ 17 ]
Procesamiento termomecánico
La extrusión, el laminado y el forjado refinan la estructura del grano mediante la recristalización dinámica y la acumulación de dislocaciones, mejorando sustancialmente las propiedades mecánicas más allá de las que se pueden lograr solo con la fundición y el tratamiento térmico. Las rutas de procesamiento termomecánico combinadas aplicadas a Mg–0,45Zn–0,45Ca dieron como resultado características microestructurales y características de corrosión modificadas en comparación con el material tratado solo térmicamente, lo que demuestra el fuerte acoplamiento entre el historial de deformación y el comportamiento de degradación in vitro en aleaciones diluidas. [ 17 ]
Deformación plástica severa
Técnicas como el prensado angular de canal igual (ECAP), la torsión a alta presión (HPT) y el procesamiento por fricción-agitación producen estructuras de grano submicrométricas o nanocristalinas que pueden aumentar significativamente la resistencia y, potencialmente, mejorar la uniformidad de la corrosión. La aplicación de HPT a Mg–0,2Zn–0,5Ca, seguida de un tratamiento térmico, alcanzó una dureza superior a 110 HV y una resistencia a la tracción superior a 300 MPa, valores que se aproximan a los requeridos para aplicaciones ortopédicas de alta carga. La fabricación aditiva por fusión de lecho de polvo láser (LPBF) puede producir estructuras de grano de 1–3 μm, lo que ofrece nuevas posibilidades para geometrías de implantes específicas para cada paciente. [ 10 ]
Tipos de implantes y aplicaciones clínicas
Fijación de fracturas ortopédicas
Los tornillos, clavos, varillas, grapas y placas fabricados con aleaciones de magnesio biodegradables se utilizan para estabilizar las fracturas óseas durante la curación. Entre las indicaciones ya en uso clínico se incluyen la corrección del hallux valgus, pequeñas fracturas de la mano, la muñeca, el pie y el tobillo, fracturas del radio distal y la fijación de fragmentos osteocondrales. Dado que el dispositivo se reabsorbe una vez completada su función mecánica, se evita la cirugía de extracción del material de osteosíntesis, frecuente con la fijación metálica permanente, especialmente en niños y en zonas anatómicas propensas a síntomas relacionados con el implante. [ 11 ]
Ortopedia pediátrica
La naturaleza bioabsorbible de los implantes de magnesio es particularmente valiosa en niños, donde los implantes metálicos permanentes pueden interferir con el crecimiento esquelético y requieren su extracción obligatoria. El RemeOs™ DrillPin de Bioretec ha recibido la designación de Dispositivo Innovador por la FDA para la fijación de fragmentos óseos en pacientes pediátricos (≥2 años de edad) con placas de crecimiento abiertas, incluidas las indicaciones transfisarias. [ 21 ]
Cirugía de columna
La jaula intervertebral espinal RemeOs™ de Bioretec, un dispositivo compuesto híbrido compatible con resonancia magnética basado en la aleación de magnesio patentada de la compañía (patente estadounidense US11969519B1), ha recibido la designación de Dispositivo Innovador por la FDA para la fusión intervertebral en la columna cervical. Esto representa el primer dispositivo metálico reabsorbible en desarrollo para la fusión espinal, un campo que anteriormente estaba dominado por jaulas permanentes de titanio y alternativas reabsorbibles a base de polímeros. [ 22 ]
Reconstrucción de ligamentos y tendones
Se han evaluado los tornillos de interferencia de magnesio para la reconstrucción del ligamento cruzado anterior (LCA), ya que fijan los injertos tendinosos en los túneles óseos mientras se integran. Un tornillo metálico reabsorbible evita las preocupaciones sobre el pinzamiento del material de osteosíntesis a largo plazo o el ensanchamiento del túnel que se presentan con algunos tornillos biorreabsorbibles a base de polímeros.
Andamios reabsorbibles cardiovasculares
Los andamios biorreabsorbibles a base de magnesio (BRS) se han desarrollado como alternativas a los stents coronarios permanentes , proporcionando soporte mecánico temporal mientras el vaso se cura antes de degradarse por completo. Biotronik AG progresó a través de múltiples generaciones de dispositivos: el primer stent metálico absorbible (AMS-1) se degradó en cuestión de meses; los dispositivos posteriores DREAMS 1G y DREAMS 2G (comercialmente Magmaris®, CE 2016) incorporaron la liberación de fármacos paclitaxel y sirolimus, respectivamente, para tratar la reestenosis. El dispositivo de tercera generación DREAMS 3G (comercialmente Freesolve™, CE 2024), ahora comercializado por Teleflex tras la adquisición de la división de intervención vascular de Biotronik (julio de 2025), utiliza una novedosa aleación patentada BIOmag® y demostró una tasa de fallo de la lesión de aproximadamente el 5 % y una trombosis del andamio prácticamente nula en el seguimiento a cinco años en el ensayo BIOMAG-I. [ 23 ]
Desafíos
Control de la tasa de corrosión
El desafío de ingeniería más importante es ajustar la tasa de degradación al tiempo de curación ósea. El magnesio sin modificar se corroe demasiado rápido (2–4 mm/año en SBF) para mantener de forma fiable la integridad mecánica durante todo el período de curación, que suele ser de 6 a 18 semanas para fracturas pequeñas y más prolongado para aplicaciones complejas o espinales. Una degradación excesivamente lenta retrasa la recuperación tisular y puede aumentar el riesgo de complicaciones tardías relacionadas con el implante. El perfil de degradación deseado depende de la aleación y la geometría, y lograrlo de forma consistente en pacientes con diferentes características fisiológicas, edades y estados de salud es un desafío de diseño fundamental. [ 9 ]
La corrosión en medios fisiológicos se produce tanto por disolución general como por ataque localizado en pares galvánicos formados entre la matriz de Mg y las fases intermetálicas catódicas. La gravedad de la corrosión localizada depende en gran medida de la composición, el tamaño, la distribución y la conectividad de las fases secundarias, que a su vez están determinadas por la composición de la aleación y el historial de procesamiento. [ 3 ]
agrietamiento por corrosión bajo tensión
La fisuración por corrosión bajo tensión (SCC) es un modo de fallo en el que la acción combinada de una tensión de tracción sostenida y un entorno corrosivo inicia y propaga fisuras a niveles de tensión muy inferiores al límite elástico del material . En los fluidos corporales, los iones cloruro desestabilizan la película de óxido superficial, promueven la formación de picaduras y, cuando se aplica simultáneamente una tensión de tracción, como en la fijación de carga, pueden causar una pérdida repentina y prematura de la integridad mecánica durante el período de curación. [ 3 ] [ 24 ]
La evaluación convencional de la corrosión bajo tensión (CBT) se ha basado en ensayos de velocidad de deformación lenta (VDL) o ensayos de tracción a velocidad de extensión constante (ERTC), que producen índices de susceptibilidad comparativos (retención de resistencia I UTS , retención de ductilidad I ε y tiempo hasta la falla) en especímenes de calibre uniforme. Estas métricas dependen del protocolo y no proporcionan un umbral de tensión local cuantitativo directamente aplicable al diseño de implantes. Los índices basados en la resistencia tienden a permanecer insensibles hasta etapas avanzadas del daño, mientras que los índices basados en la elongación reflejan el agrietamiento localizado en etapas tempranas con mayor sensibilidad. [ 3 ]
Un enfoque más relevante para el diseño utiliza probetas de tracción planas cónicas (FTT), en las que una sección transversal que varía continuamente genera un gradiente de tensión local bajo una única carga aplicada. Después de la prueba CERT en fluido corporal simulado (SBF), la microscopía electrónica de barrido mapea la última grieta de SCC observable a lo largo de la longitud de referencia, y su posición se convierte en una tensión crítica local. La extrapolación de los umbrales de tensión medidos a múltiples velocidades de deformación hasta el límite cuasiestático produce un umbral de SCC σ₀ independiente de la velocidad de deformación. Aplicada a WE43 en SBF a 37 °C, esta metodología FTT-CERT produjo σ₀ ≈ 178 MPa (intervalo de confianza del 95 % 168–188 MPa), validado por una prueba de carga constante de 72 horas al 90 % de este valor que no produjo grietas detectables. [ 3 ] La morfología de grietas mixtas transgranulares e intergranulares observada en WE43 es consistente con el agrietamiento asistido por hidrógeno y la disolución anódica localizada a lo largo de las interfaces intermetálicas-matriz de tierras raras. [ 3 ]
Evolución del gas hidrógeno
La corrosión del magnesio genera hidrógeno gaseoso como subproducto estequiométrico (un mol de H₂ por mol de Mg disuelto). In vivo, este se acumula como huecos de gas periimplantarios observables mediante radiografía o tomografía computarizada , y ocasionalmente como bolsas de gas subcutáneas. Las tasas de generación de hidrógeno son proporcionales a la tasa de corrosión general. Las composiciones de aleación avanzadas como Mg–2Zn–1Mn han reducido sustancialmente la evolución de gas en comparación con las aleaciones anteriores, y los recubrimientos superficiales mitigan aún más la corrosión inicial por estallido. [ 10 ] En la mayoría de las series clínicas publicadas, la acumulación de gas se ha resuelto sin consecuencias clínicas significativas, pero sigue siendo una preocupación para implantes de gran superficie o superficies de corrosión rápida.
Zonas radiolúcidas
Un hallazgo radiológico característico en torno a los implantes de magnesio degradados es la aparición de zonas radiolúcidas —áreas más oscuras en el hueso que rodea el implante— atribuibles a una combinación de acumulación localizada de gas, cavidades de reabsorción y remodelación ósea. Estas zonas se observan de forma constante en el seguimiento clínico, pero disminuyen con el tiempo y, por lo general, ya no son detectables a los 12 meses. [ 4 ] Su importancia clínica y su relación con la calidad ósea a largo plazo son objeto de investigación continua.
Bioacumulación de tierras raras
La evidencia toxicocinética emergente ha generado preocupación sobre la acumulación a largo plazo de elementos de tierras raras en los órganos tras el uso de aleaciones de Mg-RE. Se han detectado concentraciones elevadas de RE en órganos de conejos años después de la implantación de aleaciones de las series LA y WE, y se han observado productos de corrosión residuales que contienen RE en los sitios de implantación mucho después de la reabsorción completa del dispositivo. Estos hallazgos han intensificado el interés en sistemas libres de RE basados en elementos biológicamente esenciales (Mg, Zn, Ca, Mn, Sr) como alternativas más seguras a largo plazo. [ 18 ]
Estrategias de modificación de superficies
Las técnicas de ingeniería de superficies ralentizan y homogeneizan la degradación y, en algunos casos, añaden funcionalidad bioactiva o antimicrobiana:
- Oxidación electrolítica por plasma (PEO) / oxidación por microarco (MAO) : procesos electroquímicos de alto voltaje que convierten la superficie en una capa de óxido gruesa y dura, similar a la cerámica, mejorando sustancialmente la resistencia a la corrosión. La PEO se ha combinado con capas de polímero para crear recubrimientos dúplex con una mejora de hasta cinco órdenes de magnitud en la resistencia a la corrosión en comparación con la aleación sin recubrimiento. [ 10 ]
- Recubrimientos poliméricos : las capas de polímeros biodegradables como el ácido poliláctico (PLA), el PLGA y la policaprolactona ralentizan la corrosión agresiva inicial. [ 25 ]
- Recubrimientos de hidroxiapatita y fosfato de calcio : favorecen la osteointegración directa y proporcionan cierto grado de protección contra la corrosión. Los recubrimientos de hidroxiapatita sustituida con fluoruro (FHA) en aleaciones de Mg–Zn–Zr–Sr muestran una mayor resistencia a la corrosión y biomineralización. [ 26 ]
- Recubrimientos de conversión química : los tratamientos de conversión con fluoruro, fitato y tierras raras forman películas protectoras compactas. Los recubrimientos compuestos a base de cerio/ácido esteárico sobre AZ91D han demostrado una mayor resistencia a la corrosión en SBF. [ 27 ]
- Sílice mesoporosa y recubrimientos de vidrio bioactivo : proporcionan una liberación controlada de iones combinada con protección contra la corrosión y bioactividad osteoinductiva. [ 28 ]
- Recubrimientos bioinspirados y autorreparables : la investigación activa tiene como objetivo desarrollar recubrimientos que respondan a los cambios de pH en la superficie corroída para liberar agentes protectores bajo demanda. [ 29 ]
- Deposición física de vapor (PVD) : los recubrimientos de aleación binaria (por ejemplo, Mg-Ti, Mg-Zr) depositados mediante PVD pueden aumentar la resistencia a la corrosión de los sustratos subyacentes. [ 30 ]
Paisaje comercial
La siguiente tabla resume los principales productos de implantes de magnesio biodegradables disponibles comercialmente y aprobados por los organismos reguladores o designados como innovadores a mediados de 2026.
Entre las empresas líderes en el panorama competitivo se incluyen Syntellix AG, Biotronik/Teleflex, Bioretec Oy, Dongguan Eontec (China), SINOMED (China), ZHUOMED (China) y Magnesium Development Company (MDC, EE. UU.). [ 10 ]
Bioretec oy
Bioretec Oy (Tampere, Finlandia; fundada en 2003; cotiza en Nasdaq First North Finland como BRETEC) es una empresa finlandesa de dispositivos médicos especializada en implantes ortopédicos biodegradables. [ 31 ] La empresa ha recibido subvenciones de I+D de Business Finland para el desarrollo de recubrimientos para la plataforma de aleación de magnesio RemeOs™ de próxima generación, incluida la participación en el consorcio de coinnovación IMD1 centrado en la interfaz biológica de los implantes activos. [ 32 ] La composición de aleación de magnesio RemeOs™ obtuvo una patente estadounidense en marzo de 2024. Los productos de la empresa se distribuyen en aproximadamente 40 países. [ 31 ] Bioretec también comercializa la línea Activa® de implantes totalmente bioabsorbibles hechos de PLGA autorreforzado, posicionados en el extremo de polímeros del espectro reabsorbible junto con la línea metálica RemeOs™.
Consideraciones normativas y de estandarización
La aprobación regulatoria de implantes metálicos biodegradables presenta desafíos específicos en comparación con los dispositivos metálicos permanentes o los biorreabsorbibles poliméricos bien establecidos. Los organismos reguladores requieren evidencia de: cinética de degradación controlada que coincida con el cronograma de curación; ausencia de acumulación local o sistémica dañina de productos de degradación; mantenimiento de la integridad mecánica durante el período funcional previsto; y, para composiciones de aleación novedosas, demostración de biocompatibilidad a lo largo de toda la vía de degradación, incluidos los subproductos. [ 33 ]
La ausencia de protocolos de prueba in vitro estandarizados —para determinar umbrales cuantitativos de SCC aplicables a cálculos de diseño, para simular la degradación in vivo a partir de experimentos de laboratorio o para la predicción del rendimiento de implantes a largo plazo— se ha identificado como una barrera significativa para la presentación regulatoria y la autorización de comercialización de nuevos productos. [ 3 ] [ 10 ] El programa de Designación de Dispositivos Innovadores de la FDA ha sido utilizado por varias empresas (Bioretec, Magnesium Development Company) como una vía para la revisión priorizada de diseños innovadores que abordan necesidades clínicas no satisfechas.
Véase también
Referencias
- ↑ Tsakiris V, Tardei C, Clicinschi FM (2021). "Aleaciones de Mg biodegradables para implantes ortopédicos: una revisión". Journal of Magnesium and Alloys . 9 (6): 1884– 1905. doi : 10.1016/j.jma.2021.06.024 .
- ↑ Niranjan CA, Raghavendra T, Rao MP, Siddaraju C, Gupta M, Jain VK, et al. (2023). "Aleaciones de magnesio como alternativas extremadamente prometedoras para implantes ortopédicos temporales: una revisión". Journal of Magnesium and Alloys . 11 (8): 2688– 2718. doi : 10.1016/j.jma.2023.08.002 .
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Bhatt P, Pathak H, Suman S (2026). "Metodología de tracción cónica plana para la determinación del umbral de agrietamiento por corrosión bajo tensión en aleaciones de implantes de magnesio biodegradables". Corrosion Science . 270 114034. doi : 10.1016/j.corsci.2026.114034 .
- 1 2 3 Müller E, Schoberwalter T, Mader K, Seitz JM, Kopp A, Baranowsky A, et al. (2024). "Los efectos biológicos de los implantes a base de magnesio en el esqueleto y sus implicaciones clínicas en la cirugía de traumatismos ortopédicos" . Biomaterials Research . 28 0122. doi : 10.34133/bmr.0122 . PMC 11665827. PMID 39717475 .
- 1 2 3 4 5 6 Xie J, Zhang T, Jiang J, Xue W, Wang W, Ni J, et al. (2025-07-01). "Avances en implantes a base de magnesio para aplicaciones biomédicas: una revisión exhaustiva y perspectivas futuras". Journal of Magnesium and Alloys . 13 (7): 2978– 3003. doi : 10.1016/j.jma.2025.05.009 . ISSN 2213-9567 .
- 1 2 3 "Informe anual de Bioretec 2024" . Bioretec Ltd. Recuperado el 18 de junio de 2026 .
- ↑ Witte F (2010). "La historia de los implantes de magnesio biodegradables: una revisión☆". Acta Biomaterialia . 6 (5): 1680– 1692. doi : 10.1016/j.actbio.2010.02.028 . PMID 20172057 .
- ↑ Zhao D, Witte F, Lu F, Wang J, Li J, Qin L (enero de 2017). "Estado actual de las aplicaciones clínicas de los implantes ortopédicos a base de magnesio: una revisión desde la perspectiva de la traslación clínica". Biomaterials . 112 : 287–302 . doi : 10.1016/j.biomaterials.2016.10.017 . PMID 27770632 .
- 1 2 3 Bairagi D, Mandal S (2022). "Una revisión exhaustiva sobre aleaciones biocompatibles a base de Mg como implantes ortopédicos temporales: estado actual, desafíos y perspectivas futuras". Journal of Magnesium and Alloys . 10 (3): 627– 669. doi : 10.1016/j.jma.2021.09.005 .
- 1 2 3 4 5 6 7 Aikin M, Shalomeev V, Kukhar V, Kostryzhev A, Kuziev I, Kulynych V, et al. (2025). "Avances recientes en aleaciones de magnesio biodegradables para implantes médicos: evolución, innovaciones y traslación clínica" . Crystals . 15 (8): 671. Bibcode : 2025Cryst..15..671A . doi : 10.3390/cryst15080671 .
- 1 2 Sekar P, Narendranath S, Desai V (2021). "Avances recientes en estudios in vivo y aplicaciones clínicas de implantes biodegradables a base de magnesio: una revisión". Journal of Magnesium and Alloys . 9 (4): 1147– 1163. doi : 10.1016/j.jma.2020.11.001 .
- ↑ Chaudhari YS, Chaudhari MY, Gholap AD, Alam MI, Khalid M, Webster TJ, et al. (2025). " Ingeniería de superficies de nanoaleaciones de magnesio para implantes ortopédicos: una revisión sistemática de estrategias para mitigar la corrosión y promover la regeneración ósea" . Frontiers in Bioengineering and Biotechnology . 13 1617585. doi : 10.3389/fbioe.2025.1617585 . PMC 12301887. PMID 40727643 .
- ↑ de Oliveira MC, da Silva RM, Souto RM, Antunes RA (2022). "Investigación de los procesos de corrosión local de aleaciones de magnesio con técnicas electroquímicas de sonda de barrido: una revisión". Journal of Magnesium and Alloys . 10 (11): 2997– 3030. doi : 10.1016/j.jma.2022.09.024 .
- 1 2 3 4 5 6 Zhang T, Wang W, Liu J, Wang L, Tang Y, Wang K (2022). " Una revisión sobre aleaciones de magnesio para aplicaciones biomédicas" . Frontiers in Bioengineering and Biotechnology . 10 953344. doi : 10.3389/fbioe.2022.953344 . PMC 9424554. PMID 36051586 .
- 1 2 Ulugun B, Raguraman S, Osei-Owusu NB, Raj S, Ramirez C, Griebel AJ, et al. (2025). "Rol de la microestructura, la corrosión y la geometría de las picaduras en la determinación de la resistencia y la pérdida de ductilidad en alambres de aleación de magnesio biodegradables". Journal of Alloys and Compounds . doi : 10.1016/j.jallcom.2025.178940 .
- ^ Raducanu D, Cojocaru VD , Nocivin A, Hendea RE, Ivanescu S, Stanciu D, et al. (2022). "Evolución de la microestructura durante la aleación mecánica de una aleación de magnesio biodegradable". Cristales . 12 (11) 1641.
- 1 2 3 Bhatt P, Suman S, Pathak H (2026). "Evolución microestructural y caracterización de la corrosión de la aleación Mg-0.45Zn-0.45Ca tratada térmicamente y procesada termomecánicamente para aplicaciones biomédicas". Metalografía, Microestructura y Análisis . 15 (2): 422– 435. Bibcode : 2026MMAna..15..422B . doi : 10.1007/s13632-026-01335-1 .
- 1 2 Feng Y, Khan MA, Wang H, Zhao D, Dai S, Li J (2026). "Mejora sinérgica de la resistencia a la corrosión de aleaciones diluidas de Mg-Zn-Ca-Sn mediante el ajuste de la relación atómica Sn/Ca". Corrosion Science . doi : 10.1016/j.corsci.2025.003524 (inactivo el 18 de junio de 2026).
{{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactivo desde junio de 2026 ( enlace ) - ↑ Li L, Zhang M, Li Y, Zhao J, Qin L, Lai Y (2017). "Mejora de la corrosión y la biocompatibilidad de las aleaciones a base de magnesio como materiales para implantes óseos: una revisión". Biomateriales regenerativos . 4 (2): 129– 137. doi : 10.1093/rb/rbx004 .
- ↑ Wang X, Qian X, Li Y, Liu J, Liu Y, Okugawa M, et al. (2025). "Mejora sinérgica de la resistencia, la resistencia a la corrosión y la resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión en la aleación de Mg WE43 mediante tratamiento T6". Corrosion Science . 255 113096. Bibcode : 2025Corro.25513096W . doi : 10.1016/j.corsci.2025.113096 .
- ↑ «Información privilegiada: Bioretec ha obtenido la designación de Dispositivo Innovador por parte de la FDA para su RemeOs™ DrillPin» (Comunicado de prensa). Bioretec Oy. 14 de diciembre de 2025.
- ↑ «Información privilegiada: Bioretec ha recibido la designación de Dispositivo Innovador por parte de la FDA para su jaula intervertebral espinal RemeOs™» (Comunicado de prensa). Bioretec Ltd. 14 de marzo de 2024.
- ↑ "Freesolve® – Andamio de magnesio reabsorbible" . Biotronik . Consultado el 18 de junio de 2026 .
- ↑ Jiang J, Geng X, Zhang X (2023). "Agrietamiento por corrosión bajo tensión de aleaciones de magnesio: una revisión". Journal of Magnesium and Alloys . 11 (6): 1906– 1930. doi : 10.1016/j.jma.2023.05.011 .
- ↑ Hu J, Shao J, Huang G, Zhang J, Pan S (junio de 2023). "Aplicaciones in vitro e in vivo de biomateriales enriquecidos con magnesio para la osteogénesis vascularizada en la ingeniería de tejidos óseos: una revisión de la literatura" . Journal of Functional Biomaterials . 14 (6): 326. doi : 10.3390/jfb14060326 . PMC 10299302. PMID 37367290 .
- ↑ Wang Y, Li X, Chen M, Zhao Y, You C, Li Y, et al. (junio de 2019). "Comportamiento de degradación in vitro e in vivo y evaluación de la biocompatibilidad de la aleación Mg-Zn-Zr-Sr recubierta con hidroxiapatita fluorada mediante oxidación por microarco para aplicaciones óseas". ACS Biomaterials Science & Engineering . 5 (6): 2858– 2876. doi : 10.1021/acsbiomaterials.9b00564 . PMID 33405590 .
- ↑ Loperena AP, Saidman SB, Lehr IL (2024). "Mejora de la resistencia a la corrosión de la aleación de Mg AZ91D en fluido corporal simulado mediante recubrimientos compuestos a base de cerio/ácido esteárico". Corrosion Communications . 14 : 11–22 . Bibcode : 2024CorrC..14...11L . doi : 10.1016/j.corcom.2023.08.004 .
- ↑ Akram M, Arshad N, Aktan MK, Braem A (octubre de 2020). "Deposición electroforética de corriente alterna de quitosano-gelatina-vidrio bioactivo sobre aleación de Mg-Si-Sr para protección contra la corrosión". ACS Applied Bio Materials . 3 (10): 7052– 7060. doi : 10.1021/acsabm.0c00900 . PMID 35019364 .
- ↑ Zhao Y, He P, Wang B, Bai J, Xue F, Chu C (enero de 2024). "Incorporación de nanocontenedores sensibles al pH/NIR en un recubrimiento inteligente autorreparable para una aleación de magnesio con liberación controlada de fármacos, eliminación de bacterias y propiedades osteogénicas". Acta Biomaterialia . 174 : 463–481 . doi : 10.1016/j.actbio.2023.12.004 . PMID 38072225 .
- ↑ Taieh NK, Abbas ZS, Nabeel M, Li Y, Rasheed MK, Abdulhadi HA, et al. (2026). "De la corrosión rápida al uso clínico: tecnologías de recubrimiento para implantes ortopédicos a base de magnesio". Materials Advances . 7 (11): 5411– 5433. doi : 10.1039/d6ma00232c .
- 1 2 "Bioretec en breve" . Bioretec Oy . Consultado el 18 de junio de 2026 .
- ↑ "Bioretec ha recibido la subvención de I+D de Business Finland para el desarrollo de recubrimientos para la próxima generación de implantes biodegradables" (Comunicado de prensa). 6 de septiembre de 2023. Consultado el 18 de junio de 2026 .
- ↑ Han HS, Loffredo S, Jun I, Edwards J, Kim YC, Seok HK, et al. (marzo de 2019). "Estado actual y perspectivas sobre la traslación clínica de metales biodegradables". Materials Today . 23 : 57–71 . doi : 10.1016/j.mattod.2018.05.018 .
Lecturas adicionales
- Wang JL, Xu JK, Hopkins C, Chow DH, Qin L (abril de 2020). "Implantes biodegradables a base de magnesio en ortopedia: una revisión general y perspectivas" . Advanced Science . 7 (8) 1902443. Weinheim, Baden-Wurtemberg, Alemania. doi : 10.1002/advs.201902443 . PMC 7175270. PMID 32328412 .
- Esmaily M, Svensson JE, Fajardo S, Birbilis N, Frankel GS, Virtanen S, et al. (2017). "Fundamentos y avances en la corrosión de aleaciones de magnesio". Progress in Materials Science . 89 : 92–193 . doi : 10.1016/j.pmatsci.2017.04.011 .
- Jafari S, Harandi SE, Singh Raman RK (2015). "Una revisión del agrietamiento por corrosión bajo tensión y la fatiga por corrosión de aleaciones de magnesio para aplicaciones de implantes biodegradables". JOM . 67 (5): 1143– 1153. Bibcode : 2015JOM....67e1143J . doi : 10.1007/s11837-015-1366-z .
- Antoniac I, Manescu Paltanea V, Antoniac A, Paltanea G (2023). "Aleaciones a base de magnesio con interfaces adaptadas para implantes óseos e ingeniería de tejidos" . Biomateriales regenerativos . 10 rbad095. doi : 10.1093/rb/rbad095 . PMC 10664085. PMID 38020233 .
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