Després de la transfusió de sang, el trasplantament d'empelts ossis és el segon procediment mèdic que més es fa al món, amb més de 2,2 milions d'empelts implantats cada any. Tot i això, aquest procediment encara presenta limitacions, ja que és un procés dolorós, costós i que pot comportar riscos per al pacient, com el rebuig de l'empelt i la transmissió de malalties.

Quan no és possible dur a terme aquest procediment o el trasplantament de l'empelt falla es plantegen alternatives com les pròtesis. Algunes de les aplicacions més habituals de les pròtesis són per al reemplaçament de les articulacions del genoll i del maluc, amb un milió de cirurgies cada any només als Estats Units i als països de la Unió Europea. Tanmateix, un 10 % d'aquests implants acaben fallant, principalment per dos factors: la manca d'integració de les pròtesis amb el teixit ossi circumdant (un procés conegut com a osteointegració) i l'aparició de quadres infecciosos, que propicien la formació de biopel·lícules bacterianes resistents a les defenses del sistema immunitari i els antibiòtics.

Per evitar aquests dos problemes dels implants sorgeix el projecte Bio-TUNE, liderat pel Grup de Recerca en Biomaterials, Biomecànica i Enginyeria de Teixits (BBT) de la Universitat Politècnica de Catalunya - BarcelonaTech (UPC), amb l'investigador Carles Mas al capdavant. El projecte se centra en la creació de materials multifuncionals que ofereixin tant una adhesió eficient amb els teixits del pacient com un alt potencial bactericida.

L'objectiu és minimitzar els riscos de rebuig de l'implant, tal com explica Carles Mas, investigador principal del projecte i professor de l'Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE): "El projecte Bio-TUNE pretén solucionar els dos principals problemes que es presenten en aquests procediments de manera simultània, generant nous materials que, per una banda, millorin la integració dels implants amb els teixits i, per altra banda, inhibeixin de manera eficient l'adhesió de bacteris a les superfícies".

Per assolir aquests objectius, Bio-TUNE consta de tres pilars: "En primer lloc, intentem entendre quins són els mecanismes implicats en la interacció de les cèl·lules i els bacteris amb les superfícies d'un implant. Amb aquest coneixement, podem després desenvolupar estratègies que ens permetin controlar aquests processos. Això ho fem inspirant-nos en la natura, en processos que, de manera natural, permeten regenerar l'os o inhibir l'adhesió de bacteris. Finalment, el projecte Bio-TUNE també pretén valorar com aquestes noves estratègies podrien transformar-se en nous productes que tinguin un impacte final en la societat, de manera que puguem, a la llarga, tenir implants dentals, implants ortopèdics, etc. amb uns índexs d'èxit més elevats. Així, evitarem noves cirurgies i les problemàtiques associades". 

Recerca multidisciplinària
Per dur a terme el projecte Bio-TUNE s'ha format un consorci de deu grups de recerca, universitats i institucions d'Europa, Àsia i Amèrica del Sud, integrats per especialistes en Biologia, Ciència i Enginyeria de materials, Biomedicina, Farmàcia i Química, entre altres disciplines.

Fins ara, s'han dissenyat sensors per monitorar l'activitat cel·lular i poder diferenciar el comportament de les cèl·lules i dels bacteris. També s'han desenvolupat superfícies a escala nanomètrica amb patrons i relleus que beneficien la interacció dels materials amb les cèl·lules. I s'ha treballat en el desenvolupament d'agents amb acció bactericida, a partir de la identificació de molècules que reemplaçarien els antibiòtics, reduint així la problemàtica actual de resistència a aquests fàrmacs. Aquestes solucions s'implementaran en recobriments i materials multifuncionals, que simultàniament puguin tant afavorir la integració tissular com evitar la proliferació de gèrmens.

El projecte Bio-TUNE compta amb finançament del programa Horizon 2020 de la Unió Europea, en el marc d'una acció Marie Sklodowska-Curie que promou la investigació i la col·laboració internacional, i fomenta l'intercanvi de personal de ciència i tècnica. 23 investigadors i investigadores vinculades al projecte han realitzat estades de recerca a diferents parts del món i segueixen aportant el seu treball i coneixement en l'avenç de la ciència.