Conoce a los jóvenes ganadores del Premio Javier Barros Sierra

Por Janet Cacelín

Ciudad de México. 19 de junio de 2017 (Agencia Informativa Conacyt).- Con una mezcla entre matemáticas y tecnología aplicada, desde 2015 un grupo de jóvenes ha trabajado en el desarrollo de un material biodegradable que sirve como soporte para regenerar tejido óseo humano y puede obtenerse a través de una impresora 3D con porosidad controlada, lo que en un futuro podría cambiar el rumbo de los implantes médicos.

Gracias a esta investigación, este lunes, los investigadores a cargo del proyecto fueron galardonados con el Premio Javier Barros Sierra, que otorga la Academia de Ingeniería de México (AIM) y la Fundación UNAM, A.C. (FUNAM) a las mejores propuestas multidisciplinarias que buscan resolver asuntos apremiantes de la realidad mexicana. 

Por segundo año consecutivo, este galardón se ha entregado con el objetivo de reconocer a estudiantes de las diferentes instituciones de educación superior del país y para hacer un homenaje al exrector de la máxima casa de estudios, Javier Barros Sierra.

Este año, los ganadores fueron tres jóvenes, quienes realizaron el proyecto titulado Procesamiento de bio-materiales compósitos con morfología de tejido óseo por medio de impresión 3D. Sus nombres son: Irving Fernández Cervantes, quien actualmente es becario Conacyt en el Centro de Investigación Científica de Yucatán, A.C. (CICY); Brenda Lizbeth Arroyo Reyes, recién egresada de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP); y Patricia Victoria Pérez Luna, también egresada de la BUAP pero en la carrera de ingeniería de materiales.

Todos ellos liderados por el doctor Marco Antonio Morales Sánchez, quien es doctor en física aplicada y fungió como asesor de los alumnos.

“Este galardón no lo esperábamos, trabajamos mucho, cada quien en su área y su especialización. Lo que tratamos de hacer fue crear un grupo disciplinario e interdisciplinario e incluso interinstitucional”, señaló Marco Antonio Morales, asesor del grupo.

Una idea materializada en innovación médica

En los últimos años, el sector sanitario ha puesto especial atención en el desarrollo de implantes y sustitutos sintéticos de tejido óseo; sin embargo, estos esfuerzos no han tenido resultados completamente satisfactorios tanto en la demanda como en la calidad, pues solo ofrecen soluciones temporales y afecta la calidad de vida de los pacientes.

Según señala Irving Fernández, uno de los integrantes del equipo, lo que se buscaba era generar un material capaz de sustituir el tejido óseo, cuyo procesamiento no fuera tan costoso y además fuera biocompatible, es decir, que no existiera un rechazo del cuerpo humano, tuviera propiedades de reabsorción y promoviera la regeneración de esa sección del tejido que fue dañado.

Fue gracias a un grupo multidisciplinario de investigadores que se logró materializar la idea con el uso de polímeros degradables e hidroxiapatita, un mineral cerámico que se encuentra en el cuerpo.

De acuerdo con el doctor Morales, asesor del grupo, el problema fue planteado inicialmente por los investigadores Efraín Rubio Rosas y Fernando Rojas; sin embargo, el proyecto comenzó formalmente con la tesis de licenciatura de Irving Fernández.

“El problema lo plantea Efraín Rubio Rosas a la hora de generar un biomaterial con propiedades de compatibilidad, ya que un cerámico como la hidroxiapatita se cristaliza y lo hace incompatible con el cuerpo humano. Yo conocía los descubrimientos de Fernando, quien fue mi asesor de tesis doctoral, con los modelos matemáticos en sistemas biológicos y se me ocurre lanzar la idea sobre cómo llevar este modelo matemático a la realidad y así surgió la propuesta”, aseguró el asesor del equipo.

No obstante, Marco Antonio Morales detalla que fue Irving, con el desarrollo de su tesis, quien materializó esta propuesta tan ambiciosa: “Uno de los problemas que fueron clave y es la verdadera aportación de Irving, se centra en lograr pegar la hidroxiapatita con el ácido poliláctico. Es una extraordinaria contribución”, señaló.

Una de las características más importantes de este material es que tiene una porosidad muy similar a la del hueso humano. Para lograrlo, el equipo desarrolló un modelo matemático que permite una estructura tridimensional y se crearon patrones computacionales a fin de realizar una fibra que se inyecte en la impresora 3D.

Pruebas biológicas favorables

De 2015 a la fecha, el equipo ha tenido avances significativos, así como vertientes que van desde la caracterización por medios mecánicos para conocer cuáles son las bondades del material y compararlo con el tejido óseo humano, hasta hacer las pruebas de que en verdad las células pueden colonizarlo, pueden vivir en él y se puede generar nuevo hueso.

“Uno de los secretos que tienen estos materiales para que no haya ningún rechazo en el cuerpo humano es hacer materiales con la composición química y estructura muy parecida a la del tejido que se desea reemplazar. La microestructura es idéntica a la de un hueso sano diseñado por este modelo matemático”, dijo Patricia Pérez.

Después comenzaron con las pruebas biológicas, que consistieron en poner el material en contacto con tres tipos de microorganismos que existen de forma natural en el cuerpo humano. Lo que se observó fue que en este material los microorganismos habitaban y proliferaban con una toxicidad nula.

“Cuando lo pusimos en contacto con células madre, obtenidas de médula ósea de rata, nos dimos cuenta que había buena proliferación celular, y haciendo una comparación de materiales, en el que tenía hidroxiapatita las células proliferaban mucho más rápido. Cuando hicimos las pruebas in vivo en ratas macho, quitamos aproximadamente 1 milímetro cúbico de hueso y se insertó el material con hidroxiapatita. A los 28 días había una regeneración completa”, señaló Brenda Lizbeth Arroyo, quien se encargó de este proceso.

En 2015, la Agencia Informativa Conacyt notificó sobre este desarrollo; sin embargo, en ese entonces aún se encontraban realizando las pruebas para asegurarse que la toxicidad era nula de verdad y después comenzar con las pruebas biológicas.

De acuerdo con las estimaciones de los investigadores, este material, además de ser un beneficio en la salud de los pacientes, también será para su economía porque su implantación requerirá solo una cirugía, no habrá riesgo de infección ni complicación y es más económico que los materiales de titanio o cualquier otro de uso terapéutico, de 500 pesos por unidad en comparación con los siete mil pesos o más de los otros.

En diciembre de 2015, se solicitó la patente de procesamiento de obtención de materiales compuestos con morfología de tejido óseo. Actualmente continúa el proceso.  

A corto plazo, el paso que sigue para el equipo es comenzar con la realización de cortes histológicos de estos huesos y órganos de los animales para verificar que no existan daños, ni se haya incentivado el crecimiento de fibrosis o proliferación de células masivas.

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