Joven chileno desarrolla inédito prototipo de biopolímero compatible con células humanas para regenerar tejido óseo

 La innovación se desarrolló gracias a un convenio de colaboración científica chileno-suiza, elaborando una estructura porosa biodegradable que responde positivamente al desarrollo de hueso, lo que podría reemplazar a futuro el uso de metales en la reparación del esqueleto humano.

Un estudio desarrollado por José Ignacio Contreras, magíster en bioingeniería de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Universidad Adolfo Ibáñez (UAI), Campus Viña del Mar, desarrolló una singular estructura porosa a base a biopolímero con partículas de biovidrio, denominada scaffolds (en español "andamio"), que permite dar soporte a células vivas para el desarrollo de hueso.

El estudio se desarrolló de forma paralela en el Laboratorio Federal de Suiza para Ciencias de los Materiales y Tecnología (EMPA) y en el Centro de Bioingeniería de la UAI-Viña del Mar en Chile. La investigación comenzó en 2021 y logró un prototipo de alta precisión gracias a una bioimpresora en 3D.

El estudio fue publicado en la Revista Biomaterials Advances  y es el punto de inicio para reemplazar, en aquellas situaciones que el cuerpo humano pueda regenerarse, el uso de estructuras metálicas en cirugías ortopédicas; haciendo uso de PCL con biovidrio, ambos materiales aprobados por la FDA en Estados Unidos (Food and Drug Administration), asegurando inocuidad, biodegradación del material en el organismo y reducción de las posibilidades de rechazo. "Este hallazgo es sorprendente, ya que hasta ahora, por ejemplo en cirugías en niños, se asumía que el crecimiento natural del hueso tras una cirugía mayor, implicaría una segunda intervención con el tiempo, para evitar la liberación partículas tóxicas y una serie de complicaciones que ahora se verían eliminadas", explica José Ignacio Contreras.

Para Juan Francisco Vivanco, académico de la Facultad de Ingeniería y Ciencias, y director del Grupo de Investigación Multidisciplinario B3Mat (Biological, Bioinspired and Biomaterials) del Centro de Innovación en Bioingeniería (UAI-BIO) de la Universidad Adolfo Ibáñez, este proyecto es revolucionario y reúne los beneficios de la ingeniería y la medicina. "Estamos fabricando elementos artificiales para mejorar las funciones musculoesqueléticas. La ingeniería sabe construir de manera controlada y la biología conoce muy bien a la célula y a los sistemas biológicos. Este tipo de tecnología con biomateriales permite desarrollar dispositivos lo más fieles a la naturaleza humana. Hasta ahora este tipo de proyectos creaban prototipos a escala del tamaño milimétrico, es decir, en términos coloquiales, del tamaño de una aspirina, pero hoy hemos logrado una estructura de mayor volumen con la precisión relevante desde el punto de vista celular y fisiológico,  que podría trasladarse aplicaciones clínicas y que permite al médico imaginar y testear a futuro en seres vivos. En el laboratorio ya probamos el cultivo celular con una positiva respuesta, ahora resta probar la respuesta en animales y a futuro en seres humanos".

El trabajo colaborativo chileno-suizo permitió el desarrollo micro-arquitectónico de la scaffolds, convirtiéndose en un descubrimiento científico inédito en cuanto a esqueleto humano y la aplicación de bioimpresión de alta fidelidad y mayor escala.

Dentro del marco de colaboración internacional UAI-EMPA, Contreras ha sido uno de los diferentes alumnos que han realizado estancia de investigación en Suiza en los últimos 5 años; y ha podido ser parte de un grupo de trabajo en biomecánica y diseño de implantes de EMPA y en sus laboratorios logró crear la estructura con biovidrio, que al degradarse en el cuerpo crea una capa del material compatible con las células, ya que incluye un componente natural del hueso. A futuro no descarta la posibilidad de incluir en el material otros componentes como cobre. "Ser parte de este grupo en EMPA me permitió acceder a tecnología mecánica y de impresión en plazos inimaginables en Chile, y así acelerar los resultados de diversas investigaciones", finaliza.

Publicación científica en:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0928493121006809?via%3Dihub