00

En este laboratorio trabajan en una matriz formada por micro/nanofibras para modificar la superficie del titanio en prótesis tradicionales. Foto: Luis Palacios.

El Laboratorio de Electrospray Electrospinning reúne a profesionales de diversas áreas del conocimiento. Foto: Luis Palacios.

Microfotografía electrónica de barrido que muestra micro/nanofibras de varios tipos de polímeros. Foto: Laboratorio de Electrospray Electrospinning.

Imagen de las micro/nanocápsulas obtenidas mediante microscopia de fuerza atómica. Foto: Laboratorio de Electrospray Electrospinning

La profesora Dianney Clavijo Grimaldo es quien lidera este grupo de investigación.

“En personas que tienen osteoporosis el hueso está tan ‘débil’ que cuando les ponen un reemplazo articular o un tornillo no tienen las propiedades mecánicas adecuadas, por lo que este se puede aflojar haciendo necesario volver a intervenirlas”, explica la doctora Dianney Clavijo Grimaldo, directora del grupo interdisciplinar que reúne a profesionales de áreas como medicina, matemáticas, ingeniería metalúrgica y electrónica, odontología y veterinaria.

Tales nanocápsulas se complementarían con el diseño de una impresora 3D para desarrollar una matriz de micro/nanofibras que modifica la superficie del titanio, frecuentemente utilizado en ortopedia.

La idea es que cuando las células entren en contacto con la superficie del biomaterial encuentren fibras que imiten algunas de las características de la matriz extracelular del tejido óseo, creando un ambiente que promueva la reproducción celular y la regeneración del tejido.

Esta investigación se adelanta en el Laboratorio de Electrospray Electrospinning de la Facultad de Medicina de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.), en el que un grupo interdisciplinar trabaja en la producción de micro y nanobiomateriales que se adaptan a las necesidades particulares del paciente.

Es así como estos materiales son capaces de promover funciones específicas en los tejidos para mejorar la recuperación de un paciente y disminuir posibles complicaciones.

Cuando se indaga sobre el concepto de biomaterial generalmente pensamos en un material inerte y estático que está en contacto con alguna parte de nuestro cuerpo. Sin embargo, los biomateriales de última generación “son altamente dinámicos e interactúan en diferentes niveles de escala de complejidad, incluso con nuestras células y las moléculas que contienen en su interior”, manifiesta la doctora Grimaldo.

Este grupo se encuentra trabajando en perfeccionar la producción, a partir de un equipo elaborado por ellos, debido a los altos costos de uno comercial.

“Con el equipo obtenemos micro y nanobiomateriales, es decir a escalas de 10^-6 y 10^-9, respectivamente”, explica la profesora Clavijo, y añade que el primer trabajo realizado por el grupo fue un recubrimiento para el titanio de uso ortopédico. En este se incorporó un medicamento que se depositó en tornillos implantados en un ensayo animal con ratones de la Clínica de Pequeños Animales, con muy buenos resultados.

Ahora trabajan en un proyecto, financiado por Colciencias y en alianza entre la U.N., la Fundación Universitaria Sanitas y National Instruments, para desarrollar una matriz formada por micro/nanofibras para modificar la superficie del titanio, dado que muchas técnicas, entre ellas la impresión 3D convencional, no permiten desarrollar productos a escala nanométrica.

Técnicas electrohidrodinámicas

Estos biomateriales son producidos a través de electrospray y electrospinning, técnicas electrohidrodinámicas en las que un líquido conductor, que fluye a un determinado caudal, se somete a un campo eléctrico intenso.

Manipulando diferentes variables, entre ellas voltajes muy altos (hasta de 30kV), se pueden obtener diferentes productos (partículas, gotas, fibras etc) a escala micro –la misma de las células– y nano –característica del medioambiente celular denominado matriz extracelular.

“La misma técnica se puede emplear para nanocápsulas con otros medicamentos, según las necesidades particulares del paciente. De este modo, aunque las piezas metálicas –desde un tornillo hasta un reemplazo de una articulación– sean iguales al salir de fábrica, se podrían personalizar según las necesidades de un paciente”, asegura la doctora Clavijo.

Agrega que las matrices con las cápsulas en su interior también se pueden utilizar de manera independiente, es decir directamente sobre los tejidos, como tratamiento complementario, por ejemplo en lesiones de ligamentos, y en general para liberar medicamentos o factores de crecimiento donde se requiera. Por ello, a corto plazo se piensa en trabajar en otros tejidos y órganos.