UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID

Un equipo de investigadores de la UPM trabaja en el empleo de geometrías y texturas fractales para el diseño y fabricación de dispositivos médicos biomiméticos.

Promocionar el desarrollo de dispositivos médicos con funcionalidades especiales, mediante la utilización de geometrías o materiales especiales o “inteligentes”, para mejorar los actuales métodos diagnósticos o terapéuticos, e incluso permitir enfoques personalizados, constituye uno de los principales objetivos del equipo de investigadores del Laboratorio de Desarrollo de Productos de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM).

En la actualidad, trabajan en el desarrollo de procesos de diseño y fabricación, para incorporar geometrías y texturas fractales a numerosos dispositivos médicos que permitan superar ciertas limitaciones típicas de los actuales sistemas de diseño asistido por ordenador, así como analizar alternativas para obtener prototipos de dispositivos médicos “biomiméticos” que imiten las características de los organismos vivos.

Para Andrés Díaz, investigador del Laboratorio de Desarrollo de Productos de la UPM, “la conexión de modelos fractales de objetos biológicos con las capacidades que aportan las herramientas de diseño, ingeniería y fabricación asistidos por computador (“CAD-CAE-CAM”) puede potenciar enormemente el desarrollo de dispositivos médicos biomiméticos, capaces de imitar las superficies de órganos y tejidos y promocionar la respuesta in vivo de numerosas prótesis y dispositivos para diagnóstico in vitro”.

Los fractales son objetos geométricos cuyas estructuras básicas, fragmentadas o irregulares, se repiten a diferentes escalas y con una dimensión característica típicamente no entera. Muchos objetos naturales, demasiado irregulares para ser descritos en términos geométricos tradicionales, se pueden representar de forma aproximada utilizando geometrías fractales.

En la última década, el empleo de fractales para tareas de modelado, diseño y simulación en diversas áreas dentro de la Bioingeniería, ha aumentado exponencialmente. Entre ellas, destacan el modelado del comportamiento de microorganismos o la creación de modelos de organismos y sistemas complejos como por ejemplo, la anatomía humana y las superficies de órganos y tejidos.

Texturas fractales para crecimiento controlado de tejidos

“Esta combinación de tecnologías y la incorporación de geometrías fractales permite la obtención de dispositivos complejos y con funcionalidades especiales que se controlan desde la etapa de diseño. Además, presenta claras aplicaciones de cara a promocionar la I+D+i y la docencia en múltiples asignaturas con enfoque de aprendizaje basado en proyectos”, añade Andrés Díaz.

Como resultado de su trabajo, los investigadores de la UPM han desarrollado varias aplicaciones relacionadas con la fabricación de substratos y andamios o scaffolds con texturas fractales para crecimiento controlado de tejidos. También han creado microsistemas para estudiar y controlar la movilidad celular que se han registrado como patentes.

En sus investigaciones, los expertos han colaborado con médicos, cirujanos y científicos de instituciones como el Hospital Militar Central de Madrid (antiguo Gómez Ulla), el Hospital Clínico San Carlos de Madrid, el Hospital Puerta de Hierro de Madrid, Ibex Estética Dental, la Universidad de Piura, Perú, el Lenox Hill Heart and Cardiovascular Institute of New York, el Museo de Ciencias Naturales de Madrid, la Universidad Autónoma de Madrid, el Instituto de Magnetismo Aplicado del CSIC, el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid del CSIC, la Technische Universität Wien o la Seconda Universtià degli Studi di Napoli, y con numerosos grupos de investigación de la universidad.