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Hasta lohuesosVerónica Guerrero MotheletEl grupo de biomateriales delInstituto de Investigacionesen M ateriales de la UNAM halogrado importantes avancesen la regeneración de huesosy piel , así como en cementosóseos para fijar prótesis.¿cómoves?¿cómoves?1010

osFotos: Ernesto NavarretesTycho Brahe, astrónomo danés que vivióen el siglo XVI, es célebre por sus observaciones del cielo nocturno, pero lo queaquí nos interesa es su nariz: la perdió enun duelo y en su lugar portaba una prótesisde oro y plata. Otros personajes del pasadoque usaron prótesis fueron, desde luego, lospiratas, con su ojo de vidrio, pata de paloy mano de garfio. Y mucho más atrás en eltiempo, puede citarse una mandíbula encontrada en Honduras, de cerca de 1 500 añosde antigüedad, que presentaba trozos deconcha marina injertados en las cavidadesdonde alguna vez estuvieron los incisivos.Estos ejemplos podrían considerarse comoantecedentes de los modernos biomateriales: sustancias que sirven para sustituir,completar o reparar un órgano o tejido y,en general, para recuperar la funcionalidadde una parte del organismo.BiomaterialesColocar un órgano artificial, inmovilizarun hueso con clavos, reconstruir una caderacon implantes de titanio o simplemente suturar una herida, todo esto sería imposiblesin biomateriales. Entre los expertos quelos desarrollan se encuentran los investigadores del grupo que dirige la doctoraMaría Cristina Piña Barba, en el Institutode Investigaciones en Materiales (IIM) dela UNAM.La doctora Piña explica que los biomateriales son materiales naturales o sintéticosque pueden estar en contacto con los tejidosvivos por periodos largos sin causar efectos adversos en el organismo. Un materialbiológico puede modificarse para emplearsecomo biomaterial; por ejemplo, el pericardio de bovino, membrana que rodea elcorazón de este rumiante, puede utilizarse¿cómoves?11

Micrografías: cortesía IIM/BiomaterialesFibras de colágeno de hueso.para reparar úlceras en los humanos luegode un tratamiento químico.María Cristina Piña cuenta que, en laSegunda Guerra Mundial, cierto soldadosufrió una profunda herida en el cuello.Para que pudiera respirar los médicos lepusieron una manguera de plástico. Pesea que la intervención permitió al soldadoseguir respirando y comenzar a recuperarsede la herida, la manguera no resistió el movimiento y se rompió. A partir de entonces,los médicos empezaron a buscar materialesmás resistentes.Los biomateriales sintéticos más socorridos hoy son de tres tipos: metales, cerámicas y algunos polímeros (los polímerosson macromoléculas formadas de cadenasde moléculas más pequeñas llamadasmonómeros; hay polímeros naturales yartificiales, los plásticos, por ejemplo, sonpolímeros). Los tres ofrecen ventajas encomparación con los materiales naturales.Son fáciles de manipular y de esterilizar,provocan menos reacciones inmunitarias yno es difícil conseguirlos.Las biocerámicas y los biopolímerosfuncionan mejor que los metales para reparar y reconstruir tejidos enfermos o dañadosdel cuerpo humano, entre otras razonesporque son más resistentes a la oxidacióny corrosión que los metales. También sonmenos propensos a la fricción y el desgaste,por lo que se les prefiere, por ejemplo, parafabricar prótesis de articulaciones.Pruebas rigurosasLas biocerámicas no deben ser tóxicasni alergénicas. Por su interacción con lostejidos, pueden clasificarse en tres tipos:12¿cómoves?Fibras de colábioinertes, bioactivas y bioabsorbibles. Elóxido de aluminio o alúmina es bioinerte,lo que significa que carece de actividadbiológica y al implantarse no propicia quese forme tejido fibroso a su alrededor. Lascerámicas bioactivas como la hidroxiapatita, en cambio, se enlazan químicamente altejido óseo, mientras que las bioabsorbiblesse disuelven y son reemplazadas por el tejido circundante, como ocurre con los hilosde sutura en los tejidos internos.La doctora Piña explica que los biomateriales se someten a rigurosas pruebas decompatibilidad. Éstas sirven para garantizarque ni el material ni lo que deja al degradarse sean nocivos para el organismo. Elprimer paso es verificar la citotoxicidadde las sustancias, esto es, si son o no tóxicas para las células. Para ello se preparantres cultivos celulares; en uno se pone unmaterial reconocidamente tóxico, en otrouno inocuo y en el tercero el material quese quiere probar. “Así vemos dónde quedanuestro material. Si las células se muerenen gran cantidad, el material es muy tóxico,y si no lo detectan se trata de un materialinerte”, dice María Cristina Piña.El examen de genotoxicidad prueba siel material altera los genes de las células.“En la prueba se emplean células extraídasBajo el músculoCada siete años tenemos un esqueleto nuevo, yaque las células llamadas osteoclastos se encargande deshacer el hueso viejo y los osteoblastos deproducir hueso nuevo.El tejido óseo es el único que se regenera sindejar cicatriz, pero su regeneración se va haciendomás lenta conforme avanza la edad.de la sangre de donadores, las cuales se hanseparado y cultivado”, dice la doctora Piña.Si se altera el funcionamiento de las células,puede haber efectos genéticos. Luego seefectúan las llamadas pruebas preclínicasde biocompatibilidad, que se llevan a caboen especímenes animales. En los países deprimer mundo, comenta la doctora Piña,las pruebas preclínicas deben estar muyjustificadas para que se autorice emplearunos cuantos animales, en general ratas,conejos y perros. En países como el nuestrono hace falta una justificación rigurosa paraobtener autorización de usar grupos grandesde animales. Pero como las pruebas son tancostosas, por lo general son muy pocas lasque se llevan a cabo y se hacen en ratas yconejos principalmente, rara vez en perrosy cerdos.Al final se hace la prueba clínica, conpersonas. Estas pruebas se realizan en clínicas y hospitales, con protocolos que debenpresentar los médicos para aprobación delas comisiones de ética.De la célula al huesoLos huesos están formados por una parteorgánica y otra inorgánica. Ésta última está formada por la cerámicanatural hidroxiapatita, lacual se va pegandoa fibras de colágeno y vaformando lamatriz ósea.El grupo de investigación dela doctora Piñaha desarrollado

Fibras de colágeno de hueso.ágeno de hueso.varios proyectos pararegenerar huesos. Enuno de los más exitososse emplea hueso de bovino. Para eso se le extrae todala materia orgánica, que es laque puede causar rechazo delsistema inmunitario del paciente, y sólo se deja la matriz ósea dehidroxiapatita, que es como el encaje. Este biomaterial se coloca donde hacefalta hueso. Como es inerte, el organismolo acepta y las células del hueso comienzana colonizarlo. Al cabo de un tiempo, lososteoclastos (células encargadas de destruirel hueso) lo van degradando, al tiempo quelos osteoblastos van formando el huesopropio del paciente. De esta forma, la matrizimplantada termina por degradarse, pero semantiene el tiempo que tarda en formarseel hueso nuevo. El procedimiento “acelerala formación de hueso, en comparación conlo que tardaría si no se colocara la matriz dehueso de bovino”, señala Cristina Piña.Cuando se usa hueso del propio pacientepara rellenar un hueco, la operación se denomina autoinjerto. Esta intervenciónconlleva dos problemas:por una parte, no sepuede extraer muchohueso para injertar, y por otra,se requierendos cirugías,lo que implicamás tiempo derecuperación yHueso de bovino.mayor costo para el paciente. “No tiene sentido, porque el huesode bovino funcionaigual”, dice la doctora Piña.Con el propósito de optimizarel procedimiento, el equipodel IIM desarrolló un método para limpiar perfectamente el hueso de bovino, cortarlo e implantarlo. Este material ha pasadotodas las pruebas de biocompatibilidad y seencuentra en la etapa de pruebas clínicas enpacientes humanos con el apoyo del Hospital Regional General Ignacio Zaragoza, delInstituto de Seguridad y Servicios Socialesde los Trabajadores del Estado (ISSSTE),con protocolos encabezados por el Dr. Fernando Cueva del Castillo.La patente del material pertenece a laUNAM y lo produce una pequeña empresamexicana llamada Biocriss, creada hacecuatro años por un grupo de estudiantes yalgunos de los investigadores del Departamento de Materiales Metálicos y Cerámicosdel IIM. “Biocriss es la empresa donde losegresados del área de biomateriales hanllevado nuestras investigaciones hasta susúltimas consecuencias. Ya tienen todoslos registros requeridos y cuentan con unlaboratorio certificado. Ellos han impulsado a los médicos a colaborar y ahora yaterminaron los protocolos en hospitales.Esto permite que los desarrollos del grupode biomateriales del IIM lleguen a lospacientes”, dice la directora del equipo,y añade: “tenemos una colaboración muyestrecha y frecuentemente nos apoyan en laejecución de pruebas y con el suministro dematerias primas”.El grupo de Cristina Piña también aprovecha el hueso de bovino para producir unaesponja de colágeno. Para fabricarla, ponenen solución ácida la matriz porosa que yahabían obtenido con los métodos antes descritos. La matriz pierde toda la hidroxiapatitay queda únicamente la colágena. La esponjase deshace, dejando solamente fibras, quese pueden inyectar en arrugas y cicatricesporque ayudan a regenerar cualquier tipo detejido. Este estudio se lleva a cabo en conjunto con investigadores de la UniversidadAutónoma Metropolitana de Iztapalapa.Cemento óseoOtro proyecto del grupo de biomaterialesestá dirigido a los cementos óseos. CristinaPiña explica que, “por ejemplo, cuando serompe la cabeza del fémur, ya no se regenera, sobre todo en personas de la terceraedad”. En consecuencia, los médicos laextirpan y colocan una prótesis de titanio,que además tiene un cabezal de cerámicacon un polímero para reducir la fricción.“Para anclar la prótesis al fémur, hay queponer cemento a su alrededor, que por logeneral es fabricado con polimetil-metacrilato”. Aunque este material es biocompatible, tiene un problema: es un cementoque fragua lentamente (puede tardar años).Para acelerar la solidificación se usa un catalizador que hace aumentar la temperaturadel cemento a cerca de 100 C. Esto dañael tejido circundante que, con el tiempo,se desprende y vuelve a aflojar la prótesis;se corre el riesgo de que se rompa el fémurdonde está implantada.¿cómoves?13