Pequeñas estructuras porosas hechas de materiales como colágeno, hueso de bovino y biopolímeros se elaboran en la UNAM para ayudar en la regeneración de huesos y tejidos del organismo humano.

Se llaman andamios moleculares, son biomateriales de tercera generación que se insertan en estas partes del cuerpo en los que se desarrollan de nuevo las células del paciente; pertenecen a la ingeniería de tejidos.

“La ingeniería de tejidos, también conocida como medicina regenerativa o terapia celular, es la rama de la bioingeniería que emplea la combinación de células, métodos de ciencia e ingeniería de materiales, bioquímica y fisicoquímica para mejorar o reemplazar funciones biológicas”, explicó María Cristina Piña Barba, investigadora del Instituto de Investigaciones en Materiales (IIM) de la UNAM, dedicada a la investigación y producción de estas estructuras.

Agregó que en la práctica está relacionada con las aplicaciones de reparar o reemplazar, parcial o totalmente, hueso, cartílago, válvulas cardiacas y vejiga. También se ha probado en tráquea, hígado y corazón.

Estos andamios -que se producen en laboratorio y ya se prueban experimentalmente en pacientes-, son diseñados para estar en contacto con tejidos vivos tomando en cuenta que sus propiedades superficiales son fundamentales para lograr una respuesta positiva.

Por ello, un biomaterial debe ser biocompatible (el organismo debe aceptarlo), estable químicamente (no debe degradarse con el paso del tiempo), resistente mecánicamente (no debe fracturarse) y no tóxico (no debe dañar otras partes del cuerpo).

En los biomateriales de tercera generación, comentó Piña Barba, se transitó de utilizar materiales inertes para sustitución de tejidos vivos, al diseño de bioactivos y biodegradables para la reparación de tejidos. “Así se ha pasado de sustituir a reparar y ahora a regenerar tejidos vivos”, señaló.

Los andamios moleculares se desarrollan, por ejemplo, de colágeno, y en ellos no existe ninguna célula viva, solo la estructura porosa. En el laboratorio se le añaden células del área a regenerar del paciente, factores de crecimiento y medios de cultivo, detalló Piña Barba.

Una vez transcurrido el periodo de cultivo -ya con las células de la persona-, éstas crecen dentro del biomaterial y se pueden introducir al cuerpo en el área a regenerar. “Lo más sencillo es implantar directamente el andamio con los únicos requisitos de ser biocompatible, poroso, biodegradable o reabsorbible y con unas propiedades mecánicas mínimas”, explicó.

Otra opción es colocarlo en el que previamente se hayan sembrado células del paciente, que es lo que se conoce como ingeniería de tejidos.

La especialista informó que existen otras dos opciones: implantar el andamio funcionalizado con señales, o en un área del cuerpo donde estén incluidas señales y células.

“Estos andamios tridimensionales deben tener una porosidad que permita la entrada de células, a las que debe alojar. Si se implanta directamente in vivo, las células del paciente deberán poder entrar y alojarse en todos sus poros. Y si previamente se hace un sembrado de células in vitro, las células progenitoras deberán colonizar todo el andamio para posteriormente implantarlo”, comentó.

Hasta ahora, la investigadora y su grupo de trabajo del Laboratorio de Biomateriales del IIM desarrollan “esponjas de colágeno” provenientes de hueso de bovino para sustituir hígado, vías biliares, vías urinarias, piel y para uso como andamios celulares.

Piña Barba colabora con médicos de los institutos nacionales de Rehabilitación (INR) y de Enfermedades Respiratorias (INER) para probar los andamios en humanos. Con apoyo de sus alumnos elaboran andamios moleculares en 3D.