Medicina de terapia celular

Desarrollan andamios moleculares para regenerar hueso y tejido

Son biomateriales de tercera generación que se insertan para que el paciente genere nuevas células

Modelo de corazón listo para recibir células específicas e iniciar la regeneración de
tejido. Foto: cortesía de María Cristina Piña.

Pequeñas estructuras hechas de colágeno, hueso de bovino o biopolímeros se producen en la Universidad Nacional para ayudar en la regeneración de huesos y tejidos del organismo humano.

Se llaman andamios moleculares, son biomateriales de tercera generación los cuales se insertan en huesos y tejidos en los que se desarrollan de nuevo las células del paciente, y pertenecen a la ingeniería de tejidos.

“La ingeniería de tejidos, también conocida como medicina regenerativa o terapia celular, es la rama de la bioingeniería que emplea la combinación de células, métodos de ciencia e ingeniería de materiales, bioquímica y fisicoquímica para mejorar o reemplazar funciones biológicas”, explicó María Cristina Piña Barba, investigadora del Instituto de Investigaciones en Materiales (IIM), dedicada a la investigación y producción de estas estructuras.

Reparar o remplazar

En la práctica, la ingeniería de tejidos se relaciona con las aplicaciones de reparar o reemplazar, parcial o totalmente, tejidos biológicos como hueso, cartílago, válvulas cardiacas y vejiga. También se han probado en tráquea, hígado y corazón, detalló.

Esos andamios, que se producen en laboratorio y ya se prueban experimentalmente en pacientes. Son materiales que están diseñados para estar en contacto con tejidos vivos, tomando en cuenta que sus propiedades superficiales son fundamentales para lograr una respuesta positiva cuando dicho material se encuentre en contacto con aquéllos.

Por ello, un biomaterial tiene que ser biocompatible (el organismo debe aceptarlo), estable químicamente (no tiene que degradarse con el paso del tiempo), resistente mecánicamente (no debe fracturarse) y no tóxico (no tiene que dañar otras partes del cuerpo).

En los biomateriales de tercera generación, comentó Piña Barba, se ha pasado de usar los inertes para suplir tejidos vivos, al diseño de materiales bioactivos y biodegradables para la reparación de tejidos. “Así, se ha pasado de sustituir a reparar y ahora a regenerar tejidos vivos”, dijo.

Sólo la estructura porosa

Los andamios moleculares se desarrollan, por ejemplo, de colágeno, y en ellos no hay ninguna célula viva, sólo la estructura porosa. En el laboratorio se le añaden células del área a regenerar del propio paciente, factores de crecimiento y medios de cultivo, señaló Piña Barba.

Una vez pasado el periodo de cultivo ya con las células del paciente, éstas crecen dentro del biomaterial y pueden introducirse al cuerpo en el área a regenerar. “Lo más sencillo es implantar directamente el andamio con los únicos requisitos de ser biocompatible, poroso, biodegradable o reabsorbible y con unas propiedades mecánicas mínimas”.

Otra opción es implantar el andamio en el que previamente se hayan sembrado células de la propia persona, que es lo que se conoce como ingeniería de tejidos.

La especialista indicó que hay otras dos posibilidades: implantar el andamio funcionalizado con señales o hacerlo en un área del cuerpo donde estén incluidas señales y células.

“Estos andamios tridimensionales deben tener una porosidad que permita la entrada de células, a las que debe alojar. Si se implanta directamente in vivo, las células del paciente deberán poder entrar y alojarse en todos sus poros. Y si previamente se hace un sembrado de células in vitro, las células progenitoras deberán colonizar todo el andamio para posteriormente implantarlo”, comentó.

Hasta el momento, la investigadora y su grupo del Laboratorio de Biomateriales del IIM elaboran “esponjas de colágeno” provenientes de hueso de bovino para sustituir hígado, vías biliares, vías urinarias, piel y para uso como andamios celulares.

Actualmente, Piña Barba colabora con médicos de los institutos nacionales de Rehabilitación, y de Enfermedades Respiratorias para probar los andamios en humanos. Con apoyo de sus alumnos, está desarrollando andamios moleculares en 3D.

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