Un equipo de estudiantes y investigadores de la UVic-UCC diseñan hueso humano sintético impreso en 3D en el marco del proyecto "Phygital Human Bone”

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 Cataluña (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 biomimètico innovador y una técnica de bioimpressión 3D para replicar las propiedades del fémur humano. Su objetivo es replicar la microarquitectura interna, de forma que se simulan de forma sintética las propiedades biomecánicas del hueso y, por lo tanto, se pueden estudiar los patrones de fracturación, hito hasta ahora inédito, 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 lograda por “Phygital Human Bone” tiene un gran interés, tanto para ensayos controlados como para estudios experimentales biomecànicos, puesto 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 la biomecánica.

Trabajo en equipo y multidisciplinario

De los cinco estudiantes de la UVic-UCC que ha tomado parte, cuatro son estudiantes del grado en Ingeniería de Diseño Industrial de UElisava, Nim Carbonell, Gerard Estrada, Maria Jesús de Pouplana y Paz Dora, y una lo es del grado en Biotecnología de la UVic, Júlia Guri. Todos ellos han trabajado conjuntamente en sus respectivos trabajos fino de grado, combinando así varias 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 estado 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 multidisciplinarios para abordar retos complejos en el 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 los testos de compresión, han dado resultados muy innovadores, que no hemos encontrado publicados ni fabricados. De aquí 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, y estudiar así la correlación entre ambas”.
“Este es solo el primer paso”, añade Xavier Jordana, codirector del proyecto e investigador del TR2Lab. “Se tienen que mejorar aspectos importantes, como el tipo de material utilizado para imprimir los modelos sintéticos, pero hemos logrado el objetivo principal: recrear el comportamiento biomecànic del hueso humano real en su propagación de las microfisures y su resistencia a las fracturas”.

Usar modelos óseos sintéticos, según los responsables del proyecto, es fundamental en campos como la biomedicina o la medicina forense para poder hacer pruebas y testos biomecánicos, y superar así la dificultad actual para hacer estas pruebas en huesos humanos reales.

Por otro lado, 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 usar modelos sintéticos ayudaría los profesionales e investigadores a estandarizar estos parámetros y modificarlos según las necesidades de cada estudio.