Mexicanas avanzan en biomateriales

Dos científicas del Instituto de Investigaciones en Materiales de la Universidad Nacional Autónoma de México avanzan en el desarrollo de biomateriales para crear prótesis que reconstruyan partes del sistema óseo.
Por una parte el equipo de Sandra Rodil desarrolla un recubrimiento para implantes metálicos que mejore las propiedades de interacción a nivel celular, promueva el crecimiento del hueso, inhiba la adhesión de bacterias y sea de bajo costo. Mientras Cristina Piña Barba desarrolló implantes óseos estructurados en cubos o chips de diferentes tamaños para rellenar defectos óseos provocados por traumas, tumores o infecciones.
El equipo de Sandra Rodil generó un recubrimiento con óxido de titanio por su resistencia a la corrosión y por ser el más conveniente para interactuar con un medio biológico; ya que al colocar un implante el primer fenómeno que se presenta es una absorción de proteínas en su superficie.
Luego interaccionan las células y las bacterias, aunque aquí se pretende que las primeras sean las que empiecen a poblar la superficie de la prótesis y produzcan hueso nuevo para consolidar la unión. Este proceso en el que las células se especializan y forman osteoblasto, también está siendo estudiado por el equipo de Rodil.
La científica señaló en un comunicado de la UNAM que casi todos los implantes para sustituir hueso requieren ser de metal, porque tiene las propiedades mecánicas más adecuadas. No obstante, los que poseen una respuesta de biocompatibilidad y que, por lo tanto, son de uso médico, son sólo tres: las aleaciones de titanio, el cobalto-cromo y el acero inoxidable.
A escala mundial ha ganado terreno el titanio, aunque México no es un productor del metal y ni siquiera de los implantes, por lo que son extremadamente caros. Para obtenerlos, “dependemos de la importación”.
Ante ese panorama “la idea es buscar una alternativa, un metal o sustrato como el acero inoxidable, que sí se produce en el país, para fabricar los implantes y luego colocarles un recubrimiento, una especie de ‘pintura especial’ que les brinde las mejores propiedades de biocompatibilidad y resistencia a la corrosión, y con el que las células interaccionen bien y permita su funcionamiento idóneo”.
Los resultados de esta investigación básica han mostrado que el óxido de titanio es el más atractivo, el que tiene una mejor respuesta. Por ello, los esfuerzos universitarios se enfocan a mejorarlo, hasta lograr que una pieza de acero inoxidable recubierta con aquel para que sea igual que una de titanio, pero más económica, ya que se forma con capas de máximo 100 nanómetros de espesor– y no requieren ni 10% de lo que necesitaría una pieza sólida, abundó la experta.
Su obtención se realiza con la ayuda de una síntesis con métodos asistidos por plasma: mediante un bombardeo con iones, se arrancan átomos de titanio de un material puro y se recolectan como una película sobre el sustrato. Un proceso denominado evaporación física asistida por plasmas.
Es como un juego de billar en el que el ion es la bola blanca que impacta sobre un sólido, que sería el material puro de titanio, y le arranca átomos que se depositan, uno a uno, sobre el acero inoxidable. En el camino pongo un plasma de argón y de oxígeno, para que reaccione con el titanio que llega y forme la capa de óxido de este metal”, explica Sandra Rodil.
Los retos en este proyecto, donde también colaboran especialistas de la Facultad de Odontología de la UNAM y de la Virginia Commonwealth University, Estados Unidos, son muchos y complejos: mejorar la adhesión del recubrimiento al sustrato, su composición química hasta lograr la absorción de proteínas y maximizar que se peguen las células.
También, minimizar que se adhieran las bacterias, como las miles que habitan en la cavidad bucal y que “atacan” a los implantes dentales, lo cual se podría lograr al agregar en el depósito nanopartículas de plata –metal que tiene propiedades antibacterianas que quizá ayuden–, pero sin modificar la respuesta de las células.
Luego, esta investigación (financiada por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología y el Programa de Apoyo a Proyectos de Investigación e Innovación Tecnológica de la UNAM) deberá tener una aplicación real: pruebas de implantes colocados en animales para determinar su funcionamiento a tiempos más largos, finalizó Sandra Rodil.
Hueso expréss
Cristina Piña Barba, de formación física, se adentró en la investigación y desarrollo de implantes óseos luego de un accidente de su padre, el arqueólogo Román Piña Chan, en el que vio un vacío para México.

El equipo de Piña Barba comenzó a experimentar con material óseo bovino, seleccionados cuidadosamente para no dañarlo, en el que lavan y eliminan los componentes orgánicos que pudieran causar rechazo. Con implantes de este material, las células del huésped lo colonizan y al mismo tiempo lo eliminan y generan su propio hueso.
Aunque los de rumiantes son grandes, están formados por una parte porosa y otra compacta; la que nos importa es la primera, porque puede ser colonizada por las células del paciente. Ahora bien, al recurso óseo se le puede dar la forma que necesite el médico: cilindros, tornillos, esferas, cubos”, explicó Piña Barba.
El material al que llamaron Nukbone, pueden moldearlo para formar esferas para el globo ocular en lugar de canicas. Esta opción no pesa, tiene oquedades minúsculas y se le pueden coser los músculos que mueven los ojos. Con el tiempo, a la vez que las esferas se llenan de tejido conjuntivo son sustituidas por éste, y el paciente podrá mover los dos ojos, con lo cual se evita que el rostro se deforme.
Los implantes también puden reconstruír la mandíbula del paciente y fortalecerla, se reconstituye el hueso y después se coloca el implante. El Nukbone pueden utilizarse para cualquier lesión en la que falte hueso.
En colaboración con Fernando Cueva, durante cuatro años realizaron investigación en un grupo de 52 pacientes con problemas óseos del Hospital General Ignacio Zaragoza del ISSSTE . En 28 se hicieron implantes en articulaciones, tuvieron una artrodesisfueron 28; en 16 se intervino en fracturas que no se habían reparado correctamente y había una falsa unión en el hueso que provocaba una movilidad no deseada, como si fuera otra articulación; en otros 3 pacientes se intervino en tumores benignos y cinco más con defectos óseos.
Entre tres y ocho meses después de la cirugía se observó consolidación ósea y el implante se integró en un periodo de entre tres y 18 meses, según el tamaño de la patología y región de colocación. Ningún paciente presentó signos clínicos de rechazo al implante.
Esta biocompatibilidad lo hace adecuado para tratar patologías en las que se necesita aporte óseo. Fue la primera vez que se utilizó un xenoimplante producido en la UNAM y en el país.
Es importante mencionar que del Laboratorio de Biomateriales del IIM surgió Biocriss, empresa cuyo único producto es Nukbone, un hueso inorgánico. En esta empresa trabajaron los primeros maestros en ciencias que se especializaron en esta área.
Los implantes de Nukbone cumplen con los requisitos de la ASTM (American Standard Testing Materials), por lo cual pueden utilizarse en la práctica médica. En 2010, la Cofepris le otorgó el permiso para llevarlo al mercado.