LA UNAM crea biofibras para regenerar cartílago de meniscos

Los tejidos, hechos a escala nanométrica, están elaborados con polímeros que son biocompatibles y se pueden utilizar como implantes en las rodillas.

México

Para sustituir o regenerar los cartílagos de los meniscos de las rodillas, sistemas de amortiguación que se dañan por sobrepeso, ejercicio excesivo y enfermedades como la artritis, un grupo de investigadores del Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada (Cfata) de la UNAM, desarrolla biofibras de polímeros para crear implantes.

Los tejidos, que se producen en laboratorio a escala nanométrica, están formados por una mezcla de cuatro polímeros —poliácido láctico, polilcaprolactona, colágeno y poliuretano— y son biocompatibles con el organismo humano, explicó Miriam Estévez González, investigadora del Cfata y titular del proyecto que se desarrolla en el campus Juriquilla de esta casa de estudios.

Los cartílagos están en muchas articulaciones para protegerlas del contacto y la fricción con los huesos. Dentro de las rodillas se ubican los meniscos, trozos de cartílago fibroso que amortiguan y lubrican las articulaciones, además de limitar su capacidad para flexionarse o extenderse.

Si alguien se daña los meniscos en la parte más interna, donde no existe vascularización, lo más probable es que requiera una cirugía llamada meniscectomía total o parcial.

Sin embargo, las consecuencias de ésta ahora son conocidas y se ha demostrado que, 21 años después de llevarla a cabo, el riesgo de artrosis de rodilla aumenta de manera significativa. Es para estos pacientes que las nuevas técnicas de trasplante o regeneración meniscal presentan una posible solución.

"En México no se realizan trasplantes, únicamente se recurre a la meniscectomía parcial o total, es por ello que proponemos crear una plataforma polimérica con la morfología similar a la que presentan los meniscos, para que sirva no solo de sustituto de cartílago, sino para ayudar a regenerarlo", comentó Estévez.

MORFOLOGÍA COMPLEJA

Con forma de media luna, los meniscos son porosos en las orillas o partes más externas, donde tienen vascularización y buena irrigación sanguínea, pero no son así en la parte interna.

''Para lograr esa morfología compleja, cerrada al interior y abierta en las orillas, que sea biocompatible y tenga la resistencia necesaria para usarse como implante o plataforama para regenerar tejido, empleamos la técnica de electrotejido'', indicó Estévez.

En el Departamento de Ingeniería Molecular de Materiales del Cfata, la investigadora y su grupo, conformado por alumnos de licenciatura y posgrado, hacen la síntesis polimérica y las nanofibras.

Los cuatro polímeros en solución son colocados en un capilar a través del cual se expulsan a una velocidad controlada. Además, requiere una fuente de alto voltaje con dos electrodos que se conectan uno a la salida de la solución polimérica y otro al plato colector (molde con la forma de menisco) donde se depositarán las fibras.

En el proceso se varía el voltaje, la distancia de la jeringa a la placa, la concentración de los polímeros y la temperatura, pues todo eso afecta el tamaño y la morfología del producto final, detalló Estévez.

Actualmente ya se ha caracterizado el material para observar la morfología. "Tenemos pruebas mecánicas de tensión y compresión y hacemos estudios de citotoxicidad y biocompatibilidad en ratas".

El proyecto está financiado por el Consejo de Ciencia y Tecnología del estado de Querétaro y el Cfata, dentro de la convocatoria 2013 de apoyo a los investigadores de este último.

El siguiente paso del proceso implica someter los meniscos artificiales a todas las pruebas, ejercicios y esfuerzos que realiza una rodilla real.

Para lograrlo, Domingo Rangel Miranda, técnico académico responsable del Laboratorio de Instrumentación del Cfata, desarrolla con sus alumnos un modelo mecatrónico, en el que representa todos sus movimientos.

Los científicos miden y evalúan los esfuerzos que debe resistir el menisco artificial para saber si es factible usarlo como implante en pacientes humanos.

''Para hacer viables los implantes en la articulación, estos biomateriales están caracterizados con estudios de físico-química y mecánica. Pretendemos mejorar la parte biomecánica, para que cada uno se ajuste a las necesidades del paciente y pueda tener las características biomecánicas personalizadas'', abundó el universitario.

El material obtenido a partir de las biofibras es flexible, adaptable y resistente a la carga que recibe, algo fundamental para un paciente.

''En el prototipo buscamos que el biomaterial pueda soportar todas las pruebas. En dos años podríamos tener algunos resultados más establecidos e iniciar ensayos en personas'', adelantó Rangel Miranda.

A futuro, los investigadores del Cfata podrán patentar el prototipo mecatrónico de rodilla, un equipo totalmente automatizado, con movimientos inteligentes que simulan la flexión de la rodilla, la actividad al correr e, incluso, un tropezón.

''Puede servir para la enseñanza (pues reproduce todas las funciones biomecánicas de la rodilla) y podría interesar a sectores académicos'', finalizó Rangel.