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Por Arturo E. Aguilar
Artículo de divulgación científica

La investigación sobre materiales nanocompuestos puede lograr que nuevas terapias emerjan, esto a través de la combinación de nano y micropartículas con potencial de liberación de fármacos. Alrededor del planeta, distintos grupos de investigación concentran sus esfuerzos para desarrollar nuevos materiales a partir de la integración de componentes orgánicos e inorgánicos, con la finalidad de conferir propiedades mejoradas al material compuesto resultante y usarlo en diversas aplicaciones biomédicas.

El Bioglass, un material cerámico usado en aplicaciones dentales, ha sido recientemente procesado para crear nanopartículas con el objetivo de administrarlas con mayor eficiencia y aprovechar sus interesantes propiedades, como ser promotor de la formación de hidroxiapatita.

Sin embargo, algunas veces la interacción entre las células y las nanopartículas hechas de este material pueden resultar en efectos secundarios inesperados, esto debido a diferentes factores. Uno de ellos es el daño a la membrana celular debido a la exposición repentina a altas concentraciones de nanopartículas, más aún si el material del cual están hechos tiene una baja biodegradabilidad, como la mayoría de los materiales cerámicos.

Una interesante aproximación para mediar estos efectos secundarios es la combinación de biomateriales previamente investigados, como los biopolímeros, los cuales, debido a su alta biocompatibilidad y biodegradabilidad, han sido usados previamente como micro y portadores de fármacos.

Por otra parte, una reciente tendencia en retomar el uso de extractos naturales (phytoterapeutics) para el desarrollo de tratamientos se ha incrementado año con año en distintos grupos de investigación alrededor del mundo. En este campo, la curcumina ha atraído la atención de la comunidad científica debido a las propiedades antioxidantes, antiinflamatorias y curativas que han sido observadas en distintos estudios.

Figura 1. Formación de microesferas nano-compuestas.

Formación de tejido óseo

A través de la combinación de biopolímeros y extractos naturales es posible crear interfaces adecuadas para el Bioglass, y de esta manera también aprovechar las ventajas de las propiedades inherentes a cada material. La combinación y coexistencia estable de diferentes materiales en uno nuevo, con el propósito de mejorar las propiedades de cada material por separado es, de forma general, lo que se conoce como material compuesto o composite (Fig. 1).

Una propiedad particular del Bioglass es que al interactuar con medios orgánicos acuosos induce actividad química en forma de liberación de iones, esto es mejor conocido como bioactividad, lo que resulta en la formación de hidroxiapatita en la superficie de dispositivos hechos a base de Bioglass. Como es sabido, la hidroxiapatita es un promotor activo para la osteogénesis, en otras palabras, ayuda a la formación de tejido óseo.

En este contexto, la integración de nanopartículas de Bioglass dentro de microesferas de PHA, el cual es un biopolímero ampliamente estudiado, y adicionalmente cargadas con curcumina, es un buen enfoque para brindar una interfaz para el Bioglass. De esta manera se puede controlar la interacción de estas nanopartículas con las células y así reducir los posibles efectos secundarios de este material.

Las microesferas nano-compuestas resultantes tendrán la combinación del efecto bioactivo, el cual promueve la formación de tejido óseo, y al estar inmersas en una matriz de PHA la interacción con células sería a nivel de contacto o adhesión. Además, las microesferas nano-compuestas liberarán curcumina gradualmente lo cual ayudará a mejorar la biocompatibilidad del dispositivo en su conjunto.

Estos dispositivos nanocompuestos podrían ser usados en el diseño de nuevas terapias para el tratamiento de enfermedades osteo-degenerativas como la osteoporosis, además de que podrían ser usadas en diferentes aplicaciones biomédicas como recubrimientos para implantes ortopédicos o ser administradas después de procedimientos quirúrgicos en hueso y así promover la rápida curación del tejido óseo circundante (Fig. 2).

Figura 2. Aplicación de microesferas nano-compuestas para la regeneración de tejido óseo.

En el futuro, estos dispositivos también podrían liberar diferentes fármacos para promover la formación de distintos tipos de tejido dentro del organismo. Este y otros enfoques son los que tenemos en desarrollo actualmente.

El autor

Arturo Elías Aguilar Rabiela es Ingeniero en Biónica por el IPN y Doctor en Ciencias de la Ingeniería (DCI) por el Tecnológico de Monterrey, Campus Estado de México. Es profesor del Departamento de Ciencias de PrepaTec. Es investigador asociado en el Centro de Investigación Europeo FunGlass (por sus siglas en inglés).  arturo.e.aguilar@tec.mx

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