Desarrollan en la UNAM biomateriales para medicina regenerativa
Mediante unas pequeñas estructuras porosas llamadas andamios moleculares, que se producen en laboratorio y son fabricadas a partir de colágeno, hueso de bovino y biopolímeros
En el Instituto de Investigaciones en Materiales (IIM) de la UNAM, la física María Cristina Piña Barba y sus colaboradores desarrollan biomateriales de tercera generación que se insertan en pacientes y ayudan en la regeneración de huesos y tejidos humanos.
Estos desarrollos son parte de la medicina regenerativa, que ha pasado de sustituir y reparar con materiales de dos generaciones anteriores, a regenerar y sustituir huesos y tejidos de hígado, piel, vías biliares y urinarias.
Mediante unas pequeñas estructuras porosas llamadas andamios moleculares, que se producen en laboratorio y son fabricadas a partir de colágeno, hueso de bovino y biopolímeros, Piña Barba y su grupo pueden reparar o reemplazar (parcial o totalmente) también cartílago, válvulas cardiacas y vejiga. Además se han probado en tráquea, hígado y corazón.
Piña Barba participó con una conferencia virtual sobre biomateriales en el Seminario del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias, donde explicó que la reparación del cuerpo humano tiene dos vías: la aproximación biónica, que utiliza biomateriales de primera y segunda generación para fabricar prótesis e implantes útiles para todas las especialidades clínicas; y la aproximación de medicina regenerativa, que incluye ingeniería de tejidos y utiliza biomateriales de tercera generación.
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.
En su laboratorio, los andamios son diseñados para estar en contacto con tejidos vivos tomando en cuenta que sus propiedades superficiales son fundamentales para lograr una respuesta positiva.
Por ello, un biomaterial debe ser biocompatible (el organismo debe aceptarlo), estable químicamente (no debe degradarse con el paso del tiempo), resistente mecánicamente (no debe fracturarse) y no tóxico (no debe dañar otras partes del cuerpo).
En los biomateriales de tercera generación, comentó Piña Barba, se transitó de utilizar materiales inertes para sustitución de tejidos vivos, al diseño de bioactivos y biodegradables para la reparación de tejidos. “Así se ha pasado de sustituir a reparar y ahora a regenerar tejidos vivos”, señaló la investigadora.
Los andamios moleculares se desarrollan, por ejemplo, de colágeno, y en ellos no existe ninguna célula viva, sólo la estructura porosa. En el laboratorio se le añaden células del área a regenerar del paciente, factores de crecimiento y medios de cultivo, detalló Piña Barba.
Una vez transcurrido el periodo de cultivo -ya con las células de la persona-, éstas crecen dentro del biomaterial y se pueden introducir 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”, mencionó.
Otra opción es colocarlo en el que previamente se hayan sembrado células del paciente, que es lo que se conoce como ingeniería de tejidos.
La especialista informó que existen otras dos opciones: implantar el andamio funcionalizado con señales, o 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 ahora, la investigadora y su grupo de trabajo del Laboratorio de Biomateriales del IIM desarrollan “esponjas de colágeno” provenientes de hueso de bovino para sustituir hígado, vías biliares, vías urinarias, piel y para uso como andamios celulares.
Para los andamios moleculares, utilizan actualmente la impresión 3D y ya realizan pruebas en colaboración con hospitales públicos de los institutos nacionales de Rehabilitación (INR) y de Enfermedades Respiratorias (INER) para probar los andamios en humanos.