23/09/2015

Biopolímeros: La clave para la revolución médica del siglo XXI

Categorías: Bioplásticos, Innovación

Históricamente se ha afirmado que detrás de una revolución tecnológica siempre ha habido una revolución paralela en tecnología de materiales. Algo que ha ocurrido periódicamente y que volverá a ocurrir. De esta manera, y sin ir muy lejos, en los últimos años, los polímeros y materiales compuestos han supuesto un enorme soporte tecnológico en sectores tan innovadores como el de automoción y el aeroespacial. Sin estos materiales, no hubiera sido posible alcanzar los avances y tecnologías que actualmente estamos disfrutando. Inevitablemente, el siglo XXI tiene que ser un siglo de grandes avances médicos, de terapias ilusionantes y, por ello, en los últimos años, están adquiriendo enorme importancia los biopolímeros.

Cuando se habla de biopolímeros, o biomateriales en general, se está tratando con materiales estrictamente preparados para actuar con sistemas biológicos, ya sea para evaluar, tratar, sustituir tejidos, órganos, o funciones orgánicas diversas. Como tal definición, los biomateriales van a estar en estrecho contacto con todo tipo de material biológico, haciendo que la palabra biocompatibilidad cobre especial relevancia. Evitar cualquier tipo de interacción con el sistema inmunológico debe ser prioritario, evitando así el más mínimo riesgo de procesos inflamatorios, rechazos, u otros. No hay que olvidar que esta biocompatibilidad debe estar asociada con unos requerimientos mínimos de esterilización, pues de nada sirve un material inerte contaminado de bacterias y otros microorganismos. Por el contrario, algunos requerimientos funcionales también implican la absorción/disolución del biomaterial en el medio orgánico. Este proceso sería requerido cuando la función del biomaterial es exclusivamente temporal, con fecha de caducidad en sus efectos. En tal caso, dichos biomateriales también son llamados materiales bioabsorbibles.

Tipos de biomateriales hay muchos, normalmente diferenciados claramente en naturales –colágeno, albúmina, polipeptidos, gelatinas, proteínas, PHBs, PLAs- y sintéticos –metacrilatos, siliconas, polietilenos, poliésteres, poliestirenos, polisulfonas-. En definitiva, una larga lista de materiales cuyo fin puede resumirse en dos grandes frentes de aplicación: implantes y sustituciones permanentes de órganos y tejidos; biomateriales degradables de aplicación temporal sirviendo de soporte o medio para acelerar la propia curación o procesos diversos del organismo receptor.

Haciendo un poco de breve historia, todo empezó en las ya lejanas guerras del siglo XX o incluso de finales del XIX, donde materiales ampliamente conocidos, normalmente metálicos, fueron utilizados como prótesis para reparar fracturas, o directamente como implantes tras la pérdida de miembros. Con el auge de los materiales poliméricos, a partir de la segunda guerra mundial, éstos han ido desplazando paulatinamente materiales tan tradicionales como los metales o los cerámicos, en aplicaciones como óseas y ortopedia en general (polietilenos de alta densidad), ortodoncia (resinas, polímeros de altas prestaciones), lentes de contacto y córneas artificiales (PMMA, PHEMA), reconstrucciones faciales, catéteres y vasos sanguíneos (teflones y siliconas).

El futuro se augura enormemente prometedor. Hay muchos materiales “estrella” que van a tener una importancia capital en los próximos años o incluso decenios. Los hidrogeles, a partir de copolímeros de bloque biocompatibles, con gran capacidad de bioabsorción y con propiedades de cambio de fase sólido/líquido activados por cambios de temperatura (normalmente la temperatura corporal es el activador). Son especialmente hábiles para servir de soporte en la regeneración de lesiones en zonas que son difícilmente accesibles. Por ejemplo, lesiones cerebrales, del tracto digestivo, técnicas de ortodoncia.

Polímeros para liberación controlada de fármacos, ya sea en forma de nanocápsulas, nanoconjugados con reconocimiento molecular o activación inteligente tras estímulos externos concretos, elevan el nivel de eficacia farmacológica hasta niveles insospechados. Son sistemas, en definitiva, que pueden ser de gran potencial para mejorar radicalmente la efectividad de nuevos fármacos contra el cáncer, presencias tumorales, parkinson, infecciones complejas y otros.

La nanotecnología y los más novedosos biomateriales poliméricos confluyen en el desarrollo de nanocompuestos con propiedades complementarias. Por ejemplo, polímeros bioabsorbibles con hidroxiapatita es un clásico ejemplo de regeneración de estructuras y células óseas, sirviendo el polímero de soporte biodegradable para ese crecimiento. La nanoplata y otras nanopartículas metálicas históricamente han presentado unas propiedades antibacterianas sobresalientes. Incluso los nanotubos de carbono y su particular estructura se han mostrado especialmente hábiles para promocionar el crecimiento neuronal en lesiones cerebrales.

La regeneración de tejidos y órganos es otro pilar básico para la medicina que se nos viene encima, sobre todo teniendo en cuenta la gran evolución en los últimos años en las técnicas de crecimiento y especialización celular a partir de técnicas de células madre. Desde las primeras y primitivas soluciones para córneas basadas en PMMA, hasta la actualidad, donde se está trabajando en materiales para generación de piel artificial con colágenos y siliconas, ha habido un gran camino evolutivo de investigación y desarrollo. Una novedad que combina ciencia de materiales con la más alta exigencia en electrónica, sería el desarrollo de “pieles electrónicas”, basadas en PMDS con “nanopelos” de nanotubos de carbono a modo de sensores de presión –tacto-. Junto con fibras de polietilenos “hiper-enrolladas” a modo de músculos artificiales, que alcanzan capacidades de esfuerzo por encima del nivel humano, constituyen claros ejemplos de lo que llamamos biomimetismo.  La creación de tejidos artificiales 3D a partir de estructuras de PEG poroso permite crear un espacio de crecimiento celular, andamios en definitiva, creando órganos totalmente funcionales (vejigas, estómagos, etc.). Es una tecnología actualmente tan compleja como apasionante, sobre todo si se tiene en cuenta que actualmente el crecimiento de tejidos se suele realizar sobre superficies planas en 2D.

En definitiva, los materiales poliméricos ofrecen todo un mundo de posibilidades en la investigación biomédica. Siempre se ha dicho que el primer paso de una nueva terapia médica consiste en conocer perfectamente cómo suceden las cosas, cuál es el mecanismo de actuación de los eventos biológicos. El segundo paso sería proporcionar soluciones, herramientas para modificar, anular, potenciar, de la mejor manera posible, dichos mecanismos biológicos. Y ahí los biomateriales y su interminable fondo de armario son esenciales para la medicina del siglo XXI. Como diría el genio de la lámpara: “pide lo que quieras, que te será concedido”.

Benedito-Borrás. A

Responsable de Materiales

AIMPLAS (Instituto Tecnológico del Plástico)
 

Tags: biomateriales, biopolímeros, biopolímeros en medicina

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Acepto los términos y condiciones y política de privacidad.