Crea la UNAM andamios celulares para reparar tejido dañado

MÉXICO, DF, 12 de diciembre de 2014.- El ser humano no tiene la misma capacidad de regeneración que la lagartija (cuando le cortan la cola, le sale nuevamente), pero tiene la ingeniería tisular para ayudar a su cuerpo a reparar tejidos y partes de órganos, y algún día, un corazón o riñón completo.

En la UNAM, biólogos, ingenieros, químicos, físicos, matemáticos y médicos desarrollan membranas para usos médicos, como una opción ante la limitada disponibilidad de tejidos y órganos para mejorar la salud o salvar vidas, informó un comunicado.

El grupo de Ricardo Vera Graziano, integrado por investigadores y estudiantes de esta casa de estudios y colaboradores, crea membranas o andamios para crecimiento de células con biomateriales, que mimetizan las funciones de tejidos nativos (matriz extracelular).

En el catálogo de este científico del Instituto de Investigaciones en Materiales (IIM) figuran andamios celulares que, según pruebas experimentales en animales (ratas y conejos), podrían ayudar a pacientes mexicanos en la regeneración de piel, hueso, dientes, tejido cardiaco y venas.

Vera Graziano y una estudiante de la UNAM (IB, Lizeth Ávila Gutiérrez, con el tema de tesis de maestría Policarbonato-uretano para la ingeniería tisular de vasos sanguíneos) han creado, por ejemplo, andamios tubulares, hasta de cuatro milímetros de diámetro, para el desarrollo de venas endoteliales para niños.

Estas membranas porosas son biocompatibles. En ellas se siembran células endoteliales que se hacen crecer para formar “venitas”; luego se implantan en ratas Wistar para hacer pruebas biológicas. Una fase subsecuente será probarlas en humanos.

De esta manera, añadió el universitario, se puede reconstruir una venita para infantes con deficiencia severa: son niños que tienen venas atrofiadas y hay que cambiarlas para que su riñón pueda ser irrigado adecuadamente y funcione mejor.

En este proyecto se colabora con Atlántida Raya Rivera, del Hospital Infantil de México Federico Gómez. También, con la estudiante de maestría Andrómeda Monrroy Brera, se desarrollan andamios de poli(glicerol sebacato)-policaprolactona para la fabricación de venas y aorta, funcionales en el tratamiento de aneurismas.

Con andamios de poliácido láctico-colágena, se podría reparar tejido del corazón dañado por un infarto al miocardio. Eso indican pruebas in vivo hechas por Vera Graziano, Mónica Castillo (Universidad Autónoma de Sonora), la estudiante de doctorado Alida Ospina Orejarena y un grupo de médicos.

A una rata Wistar se les indujo un infarto y en un área de la parte dañada se colocó un andamio con células de corazón especiales para la regeneración de tejido, y en otra zona del infarto no se implantó nada. Se dio un tratamiento con oxígeno hiperbárico y después de un tiempo «donde colocamos el andamio el infarto se redujo considerablemente», y en el área que no lo tenía no hubo reducción de tejido infartado.

Con Cristina Velasquillo, del Instituto Nacional de Rehabilitación, en donde tratan casos de personas quemadas, se colabora en el desarrollo de andamios para la regeneración de piel con copolímero de poli(ácido láctico)-quitosano-gelatina (el quitosano se puede obtener del exoesqueleto de crustáceos) y de poli(lactida-co-glicolida). La meta es «hacer piel artificial más eficiente que la que se aplica ahora». En estos trabajos participan los estudiantes Rodolfo Romero Aragón y María Eugenia Trejo Caballero.

Vera y colaboradores también han hecho andamios con nano fibras de poliácido láctico (el polímero más empleado en membranas para usos biomédicos) y nanopartículas de hidroxiapatita para aplicación en hueso y dientes. La biocompatibilidad de estos compuestos se analizó con la colaboración de José Manuel Cornejo Bravo y Luis Villarreal Gómez, de la Universidad Autónoma de Baja California.

Desde hace años se participa también con la Facultad de Odontología de la UNAM en la elaboración de resinas dentales y actualmente en andamios para la regeneración de tejido poroso (dentina).

Para optimizar el desempeño de aquéllos en ingeniería de tejidos, se llevan a cabo estudios fisicoquímicos y biológicos. Por ejemplo, se hacen algunos morfológicos por medio de microscopía electrónica para ver su estructura, porosidad y diámetro de las nanofibras, pues ahí se sembrarán las células.

También se realizan estudios teórico-prácticos de propiedades mecánicas de nanofibras. Con Federico Sabina Ciscar (Instituto de Investigaciones en Matemáticas Aplicadas y en Sistemas), mediante modelos matemáticos;Francisco Sánchez Arévalo (IIM); Edwin Yesid Gómez Páchon (Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia) y el estudiante Lauro D. Muñoz Ramírez (Facultad de Ingeniería de la UNAM), se analizan sus características para conocer su resistencia.

Se observa la elasticidad, fortaleza a la tensión y a la flexión, así como el grado de deformación. Son propiedades mecánicas importantes. Si un andamio no tiene esas condiciones, al ser implantado en un organismo (en una obra ingenieril sostiene una estructura) se colapsa, y con ello se mueren las células (se cae el edificio).

Hay diferentes métodos para fabricarlos: sol gel, separación de fases, moldeo con disolvente y lixiviado de partículas, espumado con gas e hilado de mallas 3D sobre baño coagulante, entre otros.

Vera y colaboradores desarrollan una técnica útil: el electrohilado en solución con agujas, con la que se pueden hacer nanofibras de diferentes polímeros y compuestos. «Es útil para hacer andamios económicos tanto en fabricación como por su uso rápido».

En principio es sencillo. Sólo se necesita una jeringa (para inyectar una solución con un polímero disuelto), un colector (donde se depositan las nano fibras que forman una malla porosa) y una fuente de poder (para aplicar una diferencia de voltaje que hace que las fibras que salen de la aguja se vayan al colector), explicó.

“En el mercado hay equipos, pero nosotros hicimos prototipos propios. Ya vamos en la tercera generación en donde colabora Raúl Montiel Campos, de la UAM Iztapalapa”.

Esa experiencia tecnológica la comparte Vera Graziano con Alejandro Ramírez Rievich, de la Facultad de Ingeniería, quien colabora en el diseño de equipo más sofisticado de electrohilado para hacer andamios y en donde participa el estudiante Ulises E. Espinoza Nava.

Con el equipo de electrohilado hecho en el IIM, Vera y su equipo construyen andamios de biomateriales para otras funciones. Por ejemplo, con Rafael Herrera Nájera, de la Facultad de Química, y el estudiante de doctorado Vladimir Gómez Díaz, indagan andamios para la liberación controlada de fármacos (de polilactato-glicolida), y con el estudiante de maestría Pedro Salas Ambrosio, andamios de policaprolactona-anhídrido maléico/colágeno).

La estomatóloga Aurora Navarro Cerón terminó su maestría con la asesoría de Alfredo Maciel Cerda, con el estudio de andamios de poliácido láctico con colágena de dientes de bovino. Y el químico Amnon G. Ortoll Bloch, bajo la asesoría de Filiberto Rivera Torres, preparó biovidios para andamios de compuestos con policaprolactona.

¿Cuándo se podrá hacer un órgano completo? Es el sueño dorado, resaltó Vera Graziano. Se tiende, lógicamente, a la reconstrucción total. Con una impresora en 3D se puede hacer una oreja completa, ya se han hecho andamios donde es factible crecer una ex vivo para trasplantarla a un paciente.

Sin embargo, todavía estamos lejos de hacer un corazón o riñón. Mientras eso ocurre, aclaró que la impresora en 3Des complementaria a la técnica de electrohilado para hacer andamios con aplicaciones en ortopedia, neurología, dermatología, odontología y otras áreas de la salud.

Esta investigación ha recibido apoyo de DGAPA-UNAM, proyecto PAPIIT IN-108913, así como del Conacyt, proyecto CNPq 17427-4.