La geometría fractal ayuda a diseñar dispositivos biomiméticos

Miembros del Laboratorio de Desarrollo de Productos de la ETS de Ingenieros Industriales de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), en España, han desarrollado prototipos y aplicaciones relacionados con la fabricación de substratos y los denominados 'andamios' o scaffolds. En estos materiales han generado texturas fractales para el crecimiento controlado de tejidos. También han creado microsistemas para estudiar y controlar la movilidad celular que se han registrado como patentes.

Estos desarrollos se encaminan a la futura fabricación de dispositivos médicos con funcionalidades especiales mediante la utilización de geometrías o materiales 'inteligentes' que mejoren los actuales métodos diagnósticos o terapéuticos, e incluso permitir enfoques personalizados.

Para Andrés Díaz, uno de los investigadores, “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”. En esta línea trabaja ahora el equipo.

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.

“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.

Para llevar a cabo sus estudios, 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, 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 y con numerosos grupos de investigación de su propia universidad.

El equipo también ha contado con la ayuda de científicos de la Universidad de Piura en Perú, el Lenox Hill Heart and Cardiovascular Institute de Nueva York (EEUU), la Technische Universität Wien (Austria) y la Seconda Universtià degli Studi de Napoles (Italia). (Fuente: UPM)