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Juan Parra, uno de los investigadores en biomateriales del CIBER-BBN.
Así se repara el cuerpo humano en el siglo XXI

Así se repara el cuerpo humano en el siglo XXI

España es puntera en desarrollar compuestos capaces de mimetizarse con el organismo e integrarse en él para sanarlo

antonio villarreal

Miércoles, 1 de abril 2015, 16:52

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Durante el siglo XX, la ciencia de los trasplantes tenía un enemigo principal: el rechazo. Por fortuna, hoy en día los peligrosos efectos secundarios de los injertos es cada día menor. ¿Por qué? Debido al avance de nuevos biomateriales, hechos en muchas ocasiones a partir de las propias células del paciente o tejidos de laboratorio, o con polímeros (un tipo de plástico) que se adaptan como un guante al cuerpo del receptor. Desarrollados, en definitiva, para vivir dentro de nuestro cuerpo sin molestar.

Y no sólo eso. Estos materiales están atravesando muchas fronteras funcionales. Por ejemplo, hace unos días, una colaboración entre la universidad norteamericana de Tufts y la italiana de Pavia dio a luz a un equivalente de laboratorio al tejido de la médula ósea hecho a partir de partículas de seda. Lo sobresaliente del asunto, cuyos hallazgos fueron publicados en la revista "Blood", es que este biomaterial era capaz de generar plaquetas, al igual que la médula ósea original.

Ingeniería molecular

"Las proteínas de seda poseen una estructura molecular única que permite ser modelada con muchas formas y durezas, características que afectan a la formación y liberación de plaquetas", explica David Kaplan, ingeniero biomédico en Tufts. "Además, la seda es biocompatible y tiene la habilidad de estabilizar agentes bioactivos a temperaturas normales. Por tanto, podemos hacerlo funcional añadiendo esos agentes".

Otra forma de crear biomateriales es mediante "composites" (una especie de cerámica) o resinas compuestas. "Los materiales que estamos desarrollando van en dos direcciones: por una parte, materiales tratados superficialmente con diferentes técnicas avanzadas, que añaden o modifican la superficie externa de materiales usuales en aplicación médica", explica Cristina Díaz Jiménez, investigadora en el centro AIN Tech, parte de la corporación tecnológica navarra ADITech.

Mayor resistencia

Por ejemplo, aleaciones de cobalto y cromo, muy comunes en implantes ortopédicos, aceros inoxidables, polietileno de peso molecular ultra alto (conocido como UHMWPE), siliconas y textil. "El objetivo", dice Díaz Jiménez, es mejorar su compatibilidad con el cuerpo humano, resistencia a la corrosión, desgaste, reducir la liberación de iones o partículas, darle un efecto biocida o hidrofobicidad, principalmente".

Además, la investigadora habla de los nuevos "composites". Se trata de una "base polimérica donde quedan embebidas nanopartículas o nanofibras varias, que le confieren mayor resistencia mecánica, capacidad bactericida o resistencia a la degradación".

¿En qué partes del cuerpo pueden usarse estos nuevos materiales? Prácticamente en todas las prótesis articuladas (de cadera, rodilla, codo o muñeca) o vertebrales, en "stents" cardiacos -prótesis internas que se colocan en el corazón tras una intervención para evitar que se cierre la arteria- y catéteres, pero también en instrumental quirúrgico externo, como vendajes y fijaciones.

En España, uno de los centros más avanzados en el desarrollo de biomateriales es el Centro de Investigación Biomédica en Red (Ciber). José Becerra, coordinador del área de Biomateriales del Ciber-BBN, explica que "hay varios tipos de materiales y cada uno tiene su peculiaridad". Pueden ser metálicos, como el titanio, cerámicos o poliméricos. "Los cerámicos están formados por sustancias inorgánicas y sirven de sustitutos óseos, ya que simulan la matriz inorgánica del hueso, son sustancias del tipo fosfato magnésico o cálcico... En el argot biológico, lo llamamos hidroxiapatita". En realidad, existen apatitas (una clase de mineral) tanto de origen natural como sintético, que mimetizan esa estructura.

Polímeros

Del mismo modo, también hay polímeros de distintas clases, naturales y sintéticos. "Uno de los naturales más conocidos es el colágeno, una proteína que existe en todos los organismos", explica Becerra.

El colágeno tiene una cualidad especial, es una proteína muy conservada en la escala biológica, es decir, que no hay mucha diferencia entre el colágeno de un animal invertebrado, el de un lagarto, un mamífero o el hombre. "Y, sobre todo, entre los mamíferos, la exactitud de esa proteína es extraordinaria, lo que significa que el hombre no responde inmunológicamente al implante de colágeno de un animal. ¡Por eso se usan en medicina!", dice el que también ejerce de director científico del Centro Andaluz de Nanomedicina y Biotecnología, en Málaga.

En cuanto a los polímeros de síntesis, son una gama con muchas variaciones, dependen de ciertas modificaciones químicas y entre sus cualidades más interesantes, está que son biocompatibles y que algunos, los más útiles para medicina regenerativa, son degradables. "A lo largo del tiempo estos polímeros van desapareciendo del organismo", explica Becerra. "Por ello, estas sustancias se utilizan principalmente como andamiaje (es común emplear el término inglés, scaffolding) para construir sobre esos andamios unos productos que simulen el tejido a implantar".

El uso de la fibroína de seda también sirve para, como hace el Instituto Murciano de Investigación y Desarrollo Agrario y Alimentario (Imida), crear estos andamiajes para hacer crecer las células madre y generar, como están haciendo allí, tejido conjuntivo para unas córneas artificiales. De acuerdo con su director, Adrián Martínez, es "el único centro de España" y uno de los pocos lugares de Europa donde se está generando fibroína de seda con calidad biotecnológica suficiente, "junto con la Universidad de Oxford, el ETH de Zurich y el Instituto de la Seda de Milán".

Aunque estos materiales son ya una realidad dentro de los laboratorios, tardarán años en llegar a los hospitales. Para Díaz Jiménez, uno de los factores determinantes en esto es que "el nuevo material cumpla las especificaciones, tanto técnicas como de tiempo definidas en el alcance del proyecto concreto o por el cliente o consorcio interesados. En segundo lugar, dependerá de si esa nueva solución es escalable a nivel industrial, y, en tercero, podría ser que durante la fase de investigación y desarrollo se adelantara la competencia". Dado que se trata de unas técnicas nuevas, que conllevan muchos test in vitro e in vivo, y un mercado muy exigente, las fuentes consultadas hablan de un periodo de entre 4 y 10 años hasta poder disfrutar de estos nuevos biomateriales en el mercado. Aunque en algunos casos este tiempo se acorta considerablemente.

Futuro inmediato

"Los productos en los que se modifica la superficie de otro que ya está actualmente en el mercado para hacerlo más biocompatible o bactericida, sin duda, verán la luz a corto plazo en el mercado", dice Díaz Jiménez. "Sin embargo, los nuevos materiales desarrollados desde cero tienen un largo camino que recorrer antes de aplicarse en el mercado, pero es necesario apostar por ellos, ya que de ellos depende el futuro".

En estos momentos las líneas de trabajo están en crear los llamados "smart biomaterials", materiales que puedan trabajar con moléculas útiles para algún fin, promover una acción biológica como, por ejemplo, liberar antibiótico para evitar la infección en un implante.

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