22 May, 2019 Revista Digital sobre Patentes, Marcas y Propiedad Intelectual

Biomateriales poliméricos para aplicaciones médicas

Por Felipe Sánchez Banda

Saltillo, Coahuila.  (Agencia Informativa Conacyt).- Fabricación de membranas para purificación de sangre en los procesos de diálisis, apósitos para la curación de heridas, suturas quirúrgicas, implantes dentales y vasculares, catéteres, entre otras, son las aplicaciones de los biomateriales poliméricos en el sector médico.

Morfología de mat de fibras poliméricas

Los biomateriales poliméricos actualmente representan una alternativa para la fabricación de insumos médicos y tratamientos de diversos padecimientos óseos.

En el marco de las actividades de la XXV Semana Nacional de Ciencia y Tecnología (Sncyt), Desastres naturales: Terremotos y huracanes en Coahuila, el Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA) presentó la conferencia Biomateriales poliméricos para aplicaciones médicas, referente a un proyecto de investigación dirigido por los doctores Graciela Elizabeth Morales Balado, investigadora del Departamento de Síntesis de Polímeros del CIQA; Jesús Heriberto Rodríguez Tobías, egresado del doctorado en tecnología en polímeros de la institución, y con la asesoría de la doctora Karen Lozano, de la Universidad de Texas Rio Grande Valley (UTRGV).

En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, Victoria María Padilla Gainza, colaboradora del proyecto y estudiante de doctorado en tecnología en polímeros del CIQA, explica la importancia de los biomateriales poliméricos, su uso en el sector médico en la actualidad y la investigación que desarrollan al respecto en el CIQA.

Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿Qué es un biomaterial?

300-Maestra-Victoria-María-Padilla-Gainza-(4).jpgVictoria María Padilla Gainza (VMPG): Un biomaterial es un material sintético o natural usado en un dispositivo médico que tiene el propósito de interactuar con un sistema biológico.

AIC: ¿Qué particularidad tiene un biomaterial polimérico?

VMPG: Cuando hablamos de biomaterial polimérico es que el material está hecho con base en una macromolécula, que está compuesta por unidades repetitivas y es llamada polímero. Es la clase más grande de biomateriales y se pueden usar en aplicaciones relacionadas con tejidos duros o blandos y como agentes de liberación de fármacos.

Pueden ser derivados de fuentes naturales o sintéticas; entre los naturales tenemos la celulosa, alginato de sodio, caucho natural, colágeno, heparina, por nombrar algunos; con relación a los sintéticos, existe una gran variedad, por ejemplo, la silicona, polipropileno, polietileno, polimetilmetacrilato (PMMA), poliácido láctico, polietilenglicol, entre otros.

AIC: ¿Por qué es importante investigar este tema?

VMPG: Es importante porque mundialmente hay una gran variedad de enfermedades degenerativas (diabetes, osteoporosis, osteoartritis, entre otras) que necesitan alternativas médicas para ser atendidas. Además, los materiales poliméricos ofrecen una excelente opción para generar dispositivos con las características adecuadas para aplicaciones en el área médica.

AIC: ¿En qué aplicaciones médicas se utilizan los biomateriales poliméricos?

VMPG: En el caso de las fuentes naturales, como la celulosa, se utiliza en las membranas para purificación de sangre en los procesos de diálisis; el alginato de sodio es un polisacárido derivado de algas marinas, y se ha encontrado su uso en apósitos para la curación de heridas.

El caucho natural proviene de la savia de algunas especies de árboles y es muy utilizado en la industria del neumático y llantas aislantes, es muy conocido por sus grandes propiedades elásticas y de resistencia a sustancias alcalinas y básicas. En el área biomédica, es ampliamente usado en la fabricación de guantes quirúrgicos.

Hay otros biomateriales derivados de fuentes animales, como el colágeno que es la proteína más abundante del cuerpo humano, ya que se encuentra mayormente en piel, hueso y tejido muscular. Es usado para mejorar la flexibilidad de la piel y en implantes dentales. Está la heparina también, que es una sustancia anticoagulante que se encuentra en casi todos los tejidos del cuerpo, especialmente en el hígado, pulmón y músculos, y es usada para la fabricación de tubos de recolección de sangre.

En cuanto a las fuentes de polímeros sintéticos, la silicona tiene grandes propiedades de flexibilidad y resistencia, se usa en uniones de dedos, en válvulas cardiacas, en implantes para senos; también para la reconstrucción de barbilla, nariz, oreja, y para la fabricación de catéteres y tubos de drenaje. El polimetilmetacrilato es otro polímero sintético, y es usado para fabricar lentes intraoculares, lentes de contacto duro.

Morfología-de-mat-de-fibras-poliméricas2.jpgMorfología de mat de fibras poliméricas.De la misma familia de los metacrilatos, se encuentra el poli(2-hidroxietilmetacrilato) (PHEMA), especialmente usado en lentes de contacto suaves. El teflón es usado en la fabricación de filtros y catéteres,  y en su forma con microporos en prótesis vasculares. El nylon, polietileno y poliácido láctico son ampliamente usados en suturas quirúrgicas. El tereftalato de polietileno, conocido como PET por sus siglas en inglés, en su forma de tela tejida es empleado en implantes vasculares, fijación de implantes, reparación de hernias y reconstrucción de ligamentos.

AIC: ¿Qué proyecto desarrollan actualmente sobre el tema en el doctorado?

VMPG: Estamos desarrollando materiales a base de fibras poliméricas que tengan propiedades antibacterianas y bioactivas, a través de una técnica de hilado por centrifugación, y evaluar su potencial uso como andamio para la regeneración de tejido óseo.

Como agente antibacteriano se está usando el óxido de zinc, debido a que tiene propiedades antibacterianas comprobadas en diferentes cepas, además es un material económico para producir y tiene muy fácil control de la morfología. Otra característica importante es que posee cierta toxicidad selectiva para bacterias con efecto reducido en células humanas.

Como agente bioactivo se está usando la hidroxiapatita, que es uno de los principales componentes del hueso, y tiene influencia sobre varios procesos biológicos que ayudan a la regeneración del tejido óseo.

Los polímeros que se están usando son biopoliésteres, que son biodegradables y que han mostrado evidencias de biocompatibilidad en varios tejidos y células.

Por último, la técnica de hilado por centrifugación (Forcespinning®) que se está usando tiene ventajas significativas sobre otras técnicas empleadas para la producción de fibras. Entre las ventajas más significativas, se encuentra su velocidad de producción, lo que permite la obtención de materiales de dimensiones considerables en tan solo unos minutos.

AIC: ¿Qué resultados han obtenido hasta el momento?

VMPG: Hemos obtenido muy buenos resultados antibacterianos, trabajamos con dos tipos de polímeros, uno es el polihidroxibutirato (PHB) y el otro es el poliácido láctico (PLA). Con el polihidroxibutirato tuvimos muy buenos resultados antibacterianos con baja concentración de óxido de zinc; con concentraciones de uno por ciento tenemos casi un 100 por ciento de inhibición al crecimiento de bacterias de interés clínico como el Staphylococcus aureus (S. aureus) y Escherichia coli (E. coli).

E.coli-colony-growth.gifE.coli cortesía de Wikipedia.En el caso del PLA, tuvimos que aumentar un poco la concentración de óxido de zinc para lograr una inhibición por encima de 97 por ciento, pero sí hemos obtenido condiciones que permiten que los materiales tengan actividad antimicrobiana.

En cuanto a la biocompatibilidad de los materiales, cuando hablamos de viabilidad celular nos referimos al metabolismo de las células; por ejemplo, si tenemos un porcentaje alto de viabilidad, quiere decir que las células están sanas. En detalle eso es lo que se mide, se pone a interactuar el material con células en un medio biológico y se hacen medidas de absorbancia, utilizando un indicador de la actividad metabólica, y eso se representa por medio de un porcentaje conocido como viabilidad celular. Mientras más alta sea esa viabilidad celular, decimos que las células están sanas, es decir, que el material no alteró de manera significativa el desarrollo de las células.

Con relación a las pruebas de viabilidad celular, el PLA promovió una mejor respuesta celular que el PHB, con valores por encima de 60 por ciento. Lo que refleja un resultado prometedor para este tipo de aplicaciones.

AIC: ¿Cuál es el futuro del proyecto?

VMPG: En este caso, estos resultados los hemos desarrollado con el uso de las nanopartículas de manera separada. Por ejemplo, el caso de la actividad antimicrobiana lo hicimos solo con nanopartículas de óxido de zinc, los estudios biológicos los hicimos con la hidroxiapatita, pero en esta tercera fase estamos haciendo los estudios con el material ternario que es la combinación del polímero con las dos nanopartículas. Entonces esto es lo que estamos desarrollando en esta etapa y vamos a ver qué pasa combinando las dos nanopartículas bajo las condiciones que nos dieron mejores resultados, haciendo las evaluaciones de manera separada, queremos ver qué sucede, si siguen teniendo buenas propiedades antibacterianas y bioactivas.

El desarrollo de un dispositivo médico lleva varias etapas de experimentación. En la propuesta del proyecto de tesis, pensando de manera optimista, se planteó la posibilidad de realizar pruebas in vivo del material diseñado. Sin embargo, las etapas de experimentación previas a la realización de las pruebas in vivo llevan mucho tiempo y el tiempo se va muy rápido. En el tiempo que queda del doctorado, que es un año, no podremos llevar el estudio hasta ese nivel, pero sí vamos a poder tener los resultados in vitro que muy bien podrían ser un comienzo de nuevas investigaciones para después llevar el dispositivo a un nivel más avanzado.

Comparte tu opinión sobre este artículo

Comentarios

Related Posts

¡Conoce los nuevos textiles inteligentes!

19 abril, 2016

19 abril, 2016

AUTOR: Marytere Narvaéz FUENTE:  AGENCIA INFORMATIVA CONACYT   Mérida, Yucatán.  (Agencia Informativa Conacyt).- ThermalTech es un producto textil inteligente creado por Energía,...

Estudiantes innovan con una microhidroeléctrica para zonas de bajos recursos en México

21 octubre, 2016

21 octubre, 2016

El desarrollo ya ha sido probado con éxito en un criadero de truchas Ante el inexistente o inadecuado suministro eléctrico...

Investigan actividad antioxidante en frutos y productos de Nayarit

30 diciembre, 2016

30 diciembre, 2016

Tepic, Nayarit. (Agencia Informativa Conacyt).- La doctora en biotecnología, especialista en alimentos, Teresa Sumaya Martínez, junto con alumnos de la Universidad...

Revolucionan medios de comunicación la forma como se percibe el mundo

27 enero, 2017

27 enero, 2017

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA METROPOLITANA Campus Xochimilco Boletín Número 021 13 de enero de 2017 En los últimos tres años se ha...

Women in Data, empoderar a las mujeres a través de la tecnología

6 septiembre, 2018

6 septiembre, 2018

Por Israel Pérez Valencia Santiago de Querétaro, Querétaro.  (Agencia Informativa Conacyt).- Con la finalidad de promover la ciencia, la tecnología...

Agroecología e innovación campesina en el cultivo del maíz

15 noviembre, 2016

15 noviembre, 2016

Puebla, Puebla.  (Agencia Informativa Conacyt).- La milpa no empobrece el suelo, al contrario, lo enriquece y eleva su producción en la...

Celebrarán en Sinaloa la Copa Science de México

18 agosto, 2016

18 agosto, 2016

AUTOR: Janneth Aldecoa FUENTE: AGENCIA INFORMATIVA CONACYT Culiacán, Sinaloa.  (Agencia Informativa Conacyt).- Del 7 al 10 de septiembre próximos se realizará...

Premian a científico de la UNAM por su aporte en el estudio de la hipoglucemia

27 noviembre, 2018

27 noviembre, 2018

Sus resultados podrían contribuir a diseñar nuevas terapias que mejoren la salud de personas con diabetes En distintos modelos in...

Desarrollan en el INAOE prototipo de inyecciones sin aguja

1 marzo, 2017

1 marzo, 2017

Por Dalia Patiño González Tonantzintla, Puebla. (Agencia Informativa Conacyt).- El doctor Rubén Ramos García, investigador del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica...

Crean científicas mexicanas sistema electroquímico que elimina colorantes de la industria textil empleando polvo de grafito residual

19 diciembre, 2018

19 diciembre, 2018

Por el proceso desarrollado en la UAM Unidad Lerma fueron reconocidas en la Feria de Ciencias e Ingenierías del Estado...

Debuta ciencia mexicana en el cine

23 enero, 2017

23 enero, 2017

Mérida, Yucatán.  (Agencia Informativa Conacyt).- El Centro de Investigación Científica de Yucatán (CICY), la Unidad Mérida del Centro de Investigación y...

Investigadores mexicanos desarrollan método para administrar insulina vía oral

20 febrero, 2018

20 febrero, 2018

A partir de compuestos del maíz crean micro cápsulas que al ser ingeridas harán llegar de forma segura la hormona...

Cicatec: biotecnología agrícola en Querétaro

14 enero, 2017

14 enero, 2017

Santiago de Querétaro, Querétaro.  (Agencia Informativa Conacyt).- En el marco del Primer Congreso Internacional de Agronegocios, Producción y Poscosecha de Hortalizas...

Patenta Instituto de Nutrición malteada que atenúa la presión arterial y halla glucosa elevada en sangre

15 abril, 2018

15 abril, 2018

El desarrollo ha comprobado la mejora de pacientes con síndrome metabólico, y fue transferida a una empresa para su comercialización...

Acsor Tránsito, app creada por egresado de la IBERO Puebla

16 mayo, 2017

16 mayo, 2017

UNIVERSIDAD IBEROAMERICANA PUEBLA Boletín de Prensa DCI 17-76 Viernes 5 de mayo de 2017 • Dentro de las instituciones de...