Tras colocar un implante deben ocurrir dos cosas a la vez: impedir que las bacterias se adhieran y lograr que el hueso se una con firmeza a la superficie del implante. El problema es que los fármacos antibacterianos o los recubrimientos antimicrobianos suelen actuar también sobre las células que forman hueso, por lo que terminan frenando su crecimiento. En un estudio con ratones publicado en 2026 en la revista Biomaterials por un equipo de la Universidad de Shandong (China), la misma superficie del implante eliminaba bacterias al recibir ultrasonido y, al apagarlo, pasaba a favorecer el crecimiento del hueso.
La propia superficie de titanio genera electricidad
Los implantes suelen fabricarse en titanio. El equipo de investigación recubrió esta superficie de titanio con una nanoestructura de titanato de bario. El titanato de bario es un material ferroeléctrico que mantiene por sí mismo propiedades eléctricas distintas en cada cara de la superficie, sin necesidad de aplicar electricidad desde fuera. Al mismo tiempo, posee una propiedad piezoeléctrica: convierte en electricidad la fuerza que recibe al ser presionado o vibrado. El ultrasonido es una fuerza que hace vibrar la superficie a gran velocidad con una intensidad casi imperceptible para el cuerpo. Cuando esta superficie recibe ultrasonido, la vibración se convierte en una señal eléctrica. El equipo llamó ferroTi a este implante.
Con el ultrasonido encendido, se fagocitan más bacterias
La señal eléctrica generada al recibir ultrasonido (señal dinámica) activa, en la membrana de los macrófagos (las células inmunitarias que se acumulan en el sitio de la infección), canales de calcio que solo se abren al recibir una señal eléctrica específica. Al abrirse estos canales, el calcio entra en el macrófago y, como resultado, se intensifica la fagocitosis, el proceso por el cual estas células engullen y eliminan bacterias. El equipo señaló que esta señal llegó a eliminar en ratones la infección por Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM), una bacteria que responde mal a los antibióticos.
Al apagar el ultrasonido, la señal pasa a formar hueso
Aunque se apague el ultrasonido, la superficie de titanato de bario conserva la propiedad electrostática que ya tenía de origen. Esta señal estática hace que los macrófagos se adhieran con más firmeza a la superficie y cambia su perfil: en lugar de favorecer la inflamación, lo orienta hacia la reparación de tejido. A esto se le llama polarización M2. Los macrófagos así reorientados ayudan a que las células madre mesenquimales de la médula ósea cercanas se conviertan en células formadoras de hueso. En el experimento con ratones, gracias a esta señal estática, tras eliminar la infección también mejoró el grado en que el hueso volvió a adherirse con firmeza al implante.
En qué se diferencia de los fármacos o recubrimientos
Los implantes recubiertos con antibióticos o con sustancias antimicrobianas como la plata son eficaces para matar bacterias, pero esa misma sustancia puede actuar también sobre las células que forman hueso y frenar su crecimiento. El equipo de investigación presentó como punto central de este estudio que la nueva superficie, sin usar ningún fármaco, resuelve la eliminación de la infección y la formación de hueso por turnos, solo cambiando el tipo de señal eléctrica que emite el mismo material. Un estudio con agua activada por plasma que dividió la periimplantitis en eliminación bacteriana y regeneración vascular según el voltaje también alternó entre dos efectos con una sola variable, pero en ese caso era una sustancia química generada al tratar agua con electricidad la que actuaba directamente sobre las bacterias y las células vasculares. Este estudio es distinto: no es el agua sino la propia superficie del implante la que genera la señal, y esa señal produce los dos efectos al cambiar el comportamiento de los macrófagos, las células inmunitarias, y no el de las bacterias directamente. El tratamiento que activa la superficie con plasma frío antes de colocar el implante también favorece la oseointegración, pero no es un método que pueda usarse después de que ya se haya producido una infección.
Por ahora, solo en ratones
Estos resultados provienen de implantes colocados en ratones. La respuesta inmunitaria y la velocidad de crecimiento óseo de los ratones son distintas a las de los humanos, y aún no se ha confirmado si las señales funcionarían en el mismo orden en la mandíbula humana. Tampoco responde este estudio si el ultrasonido aplicado desde fuera del cuerpo puede transmitir con precisión la señal eléctrica hasta un implante situado en una posición profunda dentro de la boca, ni con qué frecuencia habría que aplicarlo.
Este experimento en ratones muestra que el conflicto entre eliminar bacterias y lograr que el hueso se adhiera puede resolverse por turnos, sin fármacos, en la misma superficie, con solo encender y apagar el ultrasonido.