15 August, 2020 Revista Digital sobre Patentes, Marcas y Propiedad Intelectual

Nanoestructuras de hidroxiapatita, gran avance hacia la regeneración de huesos

Por Karla Navarro

Ensenada, Baja California. (Agencia Informativa Conacyt).-Investigadores del Centro de Nanociencias y Nanotecnología (Cnyn) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), campus Ensenada, colaboran con homólogos de la Universidad de California en San Diego (UCSD) para fabricar injertos óseos con nanoestructuras de hidroxiapatita.

Luminiscencia en hidroxiapatita. Crédito ACS Biomater.

La hidroxiapatita es un material actualmente usado en tratamientos para la regeneración de huesos; sin embargo, por las dimensiones en las que se aplica, resulta tan agresivo que solo pacientes jóvenes pueden soportarlo.

Mientras que investigadores del Cnyn trabajan en la síntesis de la hidroxiapatita y el estudio de sus propiedades luminiscentes, los análisis de biocompatibilidad se realizan en la Universidad de California en San Diego.

La hidroxiapatita es un mineral compuesto por átomos de calcio (Ca), fósforo (P) y oxígeno (O); es una estructura cristalina con forma hexagonal y presenta una propiedad de polarización eléctrica que favorece el crecimiento de los osteoblastos, células involucradas en el crecimiento de los huesos.

En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, el doctor Manuel Herrera Zaldívar, investigador del Cnyn, expuso que en la estructura cristalina de la hidroxiapatita es posible intercambiar sus iones de calcio y reemplazarlos por iones de tierras raras, tales como europio (Eu) o iterbio (Yb).

“Cuando se sustituyen estos iones en la hidroxiapatita, el material se hace fluorescente, lo cual se puede aprovechar para que cuando se haga un injerto óseo de este material, sea posible monitorear, mediante imágenes de contraste, cómo va ocurriendo la regeneración del hueso”, explicó.

Publicaciones

Parte de los resultados obtenidos de la investigación que se desarrolla en el Cnyn con hidroxiapatita, fueron publicados en 2015 en la revista ACS Biomaterials Science & Engineering con el artículo titulado Distribution of Eu2+ and Eu3+ Ions in Hydroxyapatite: A Cathodoluminescence and Raman Study.

Los hallazgos del estudio también fueron reportados en un artículo de este año en la revista Acta Materialiatitulado Interconfigurational and Intraconfigurational Transitions of Yb2+ and Yb3+ Ions in Hydroxyapatite: A Cathodoluminescence Study; en ambos artículos el doctor Manuel Herrera es uno de los autores.

Destacó que a través de la investigación de su grupo de trabajo, han obtenido avances significativos en el control de la luminiscencia que generan los iones de tierras raras en la hidroxiapatita, principalmente favoreciendo que sea del rango infrarrojo, de tal manera que la piel del paciente no absorba la radiación generada.

Hidroxiapatita a escala nano

Herrera Zaldívar indicó que los injertos óseos que se hacen en México utilizando la hidroxiapatita solamente son aptos para jóvenes y en prótesis de cadera, debido al grado de agresividad e invasión que representa para el paciente.

Mencionó que como parte del procedimiento quirúrgico, se perforan los huesos del paciente y se injertan vástagos del material, de varios centímetros de diámetro.

Sostuvo que la idea de utilizar la hidroxiapatita como nanoestructuras tiene por objetivo reducir al mínimo la invasión en este tipo de tratamientos de regeneración ósea, ya que las propiedades nanométricas del material favorecen su aplicación quirúrgica.

“Puede ser utilizada para rellenar poros de los huesos durante el tratamiento de osteoporosis o rellenar las fracturas de los huesos con el uso de andamios que se pueden fabricar de manera tridimensional”, puntualizó.

El investigador refirió que los andamios son un material en el que se coloca la hidroxiapatita para favorecer que los osteoblastos crezcan de forma tridimensional, mimetizados con el hueso.

“Los andamios no pueden ser de cualquier material, tienen que ser materiales biocompatibles que permitan la vascularización durante el proceso de regeneración ósea y este proyecto incluye todos esos aspectos”, subrayó.

Estructuras alargadas

Verónica Yazmín Huerta Guerra, estudiante de la maestría en nanociencias del Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (CICESE) y colaboradora en el proyecto, comentó que si las nanoestructuras de hidroxiapatita que se depositan sobre los andamios son de forma alargada, el procedimiento es más sencillo.

1 megaproyecto1108“Es mucho más sencillo que el hueso que está en los extremos del andamio encuentre un conducto que pueda formar un camino para que encuentre el otro extremo y que la regeneración sea más rápida”, mencionó.

Para obtener nanoestructuras de hidroxiapatita en forma alargada, la estudiante de posgrado ha experimentado con un nuevo método de síntesis.

“Lo que hemos estado haciendo últimamente en este proyecto es la recristalización de la hidroxiapatita; anteriormente nuestro grupo la ha sintetizado mediante el método de combustión, que por ser espontáneo y violento resulta muy difícil controlar la morfología de las estructuras”, señaló.

Derivado del anterior procedimiento, las estructuras obtenidas eran en forma de hojuelas o placas de un tamaño superior a la escala nanométrica, por lo que los investigadores buscaron un método que les permitiera generar estructuras a nivel de nanómetros.

Método hidrotermal

Como resultado de la búsqueda, Verónica Huerta ha trabajado con el método hidrotermal para sintetizar la hidroxiapatita, en el que no es necesario usar un sistema cerrado ni elevar la presión o temperatura de síntesis.

“En un reactor de vidrio de tres bocas, primero calentamos una solución de calcio en constante agitación y luego agregamos una solución de fosfato, una vez que se alcanzan los 100 grados Celsius, que es la temperatura máxima del proceso, dado que el medio de disolución es agua desionizada, dejamos transcurrir la síntesis durante varias horas”, describió.

En la optimización de su nuevo procedimiento, se percataron que era necesario aplicar tiempos de síntesis largos para que el material logre fragmentarse de estructuras micrométricas a cintas de hidroxiapatita muy delgadas, con una anchura de aproximadamente 50 nanómetros.

“Vimos que era una estructura ideal para lo que teníamos planeado hacer, que era tratar de aplicar campos eléctricos en estas estructuras durante su síntesis, para estudiar sus propiedades de polarización eléctrica”, relató la estudiante de posgrado del CICESE.

Precisó que la utilización de campos eléctricos para crecer las estructuras derivadas del método hidrotermal dio un indicio de que el procedimiento es efectivo para obtener formas del material que agilicen la regeneración ósea.

Los investigadores manifestaron que los hallazgos científicos obtenidos hasta ahora, tras aproximadamente tres años de haber iniciado el proyecto, son indicios de que se perfilan hacia aportaciones para mejorar el tratamiento de injertos óseos con hidroxiapatita, pero por ahora se encuentran a nivel de ciencia básica.

Comparte tu opinión sobre este artículo

Comentarios

Related Posts

Una defensa responsable de los transgénicos: Bolívar Zapata

9 noviembre, 2016

9 noviembre, 2016

Ciudad de México. (Agencia Informativa Conacyt).- El doctor Francisco Gonzalo Bolívar Zapata, quien ha sido galardonado —entre otras distinciones— con la...

Modelo matemático del cristalino con fines oftálmicos

2 diciembre, 2018

2 diciembre, 2018

Por Dalia Patiño González Tonantzintla, Puebla.  (Agencia Informativa Conacyt).- El ojo humano tiene la capacidad de acomodarse para enfocar un...

Desafía China a Estados Unidos con oleada de patentes en tecnología

13 mayo, 2019

13 mayo, 2019

Estados Unidos ha perdido poco a poco la ventaja que tiene frente a China, según un análisis de las solicitudes de patentes que se han realizado en los últimos años

Mexicanas ganan Concurso Latinoamericano de Simulación en Logística

17 mayo, 2017

17 mayo, 2017

Por Tomás Dávalos Aguascalientes, Aguascalientes.  (Agencia Informativa Conacyt).- María Fernanda Díaz Arias, Bárbara Anahí Muñoz y Andrea Hernández Rojo, estudiantes...

Carlos Duarte, un experto en electrónica en el CERN

24 mayo, 2017

24 mayo, 2017

Por Janneth Aldecoa Culiacán, Sinaloa.  (Agencia Informativa Conacyt).- El doctor Carlos Duarte Galván es experto en electrónica. Egresó de la...

Desarrollan iluminación LED con síntesis de materiales inorgánicos

1 abril, 2016

1 abril, 2016

Saltillo, Coahuila. 22 de marzo de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- La Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Coahuila (Uadec),...

UNAM Space diseña robot espacial

15 abril, 2016

15 abril, 2016

AUTOR: Tania Robles FUENTE: AGENCIA INFORMATIVA CONACYT Ciudad de México. (Agencia Informativa Conacyt).- En el Instituto de Investigaciones en Matemáticas Aplicadas y...

Inventor del auto-robot recibe Premio Nacional de Ciencias y Artes 2015

4 enero, 2016

4 enero, 2016

   Por Antimio Cruz El ingeniero mexicano y profesor de la Universidad Libre de Berlín, Raúl Rojas González, quien inventó...

Con apoyo de ONU, jóvenes del mundo se reunirán en “Space Generation Mexico 2016”

29 agosto, 2016

29 agosto, 2016

ECRETARÍA DE COMUNICACIONES Y TRANSPORTES Agencia Espacial Mexicana   Podrán crear lazos personales y grupos de trabajo con líderes globales...

Cirugía bariátrica, un aliado contra la obesida

15 diciembre, 2016

15 diciembre, 2016

Ciudad Juárez, Chihuahua. (Agencia Informativa Conacyt).- En un mundo en el que la obesidad y la diabetes representan un problema de...

Terapia génica en tratamientos hepáticos

29 septiembre, 2018

29 septiembre, 2018

Por Pablo Miranda   Guadalajara, Jalisco.  (Agencia Informativa Conacyt).- Un grupo de investigadores de la Universidad de Guadalajara (UdeG) diseña nuevos...

Estudiante mexicana obtiene bronce en Infomatrix Rumania 2018

5 julio, 2018

5 julio, 2018

Por Israel Pérez Valencia León, Guanajuato. (Agencia Informativa Conacyt).- Laila Lizuli Martínez Chacón, estudiante del Instituto Antonia Mayllén de León,...

Trabajan en el diseño del primer acelerador lineal de partículas mexicano

31 agosto, 2016

31 agosto, 2016

AUTOR: Verenise Sánchez  FUENTE: AGENCIA INFORMATIVA CONACYT Ciudad de México. (Agencia Informativa Conacyt).- A más de 80 años de que se...

A la exploración con minisubmarinos

12 septiembre, 2017

12 septiembre, 2017

Por Joel Cosío La Paz, Baja California Sur.  (Agencia Informativa Conacyt).- Un grupo de científicos del Centro de Investigaciones Biológicas...

Mexicana desarrolla en Alemania nuevas terapias para trastornos mentales

27 enero, 2017

27 enero, 2017

Del total de las personas que reciben algún tratamiento, alrededor de 25 por ciento no tolera o no responde adecuadamente...