Ecuaciones matemáticas son el punto de partida de un biomaterial que regenera hueso, realizado por egresados de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP). Los jóvenes científicos desarrollan una tecnología que parte de un modelo matemático que representa en números el trabajo de las células en la regeneración del tejido.
Los estudiantes han comprobado la efectividad en la combinación de materiales para obtener esta “aleación” ósea, la cual producen posteriormente en una impresora 3D para finalmente insertarla en el tejido de modelos animales, con los cuales han verificado su compatibilidad.
La investigación de Irving Fernández Cervantes, quien ahora realiza su maestría en el CICY (Centro de Investigación Científica de Yucatán); Brenda Arroyo, encargada de las pruebas de biocompatibilidad, y Patricia Pérez, quien lleva a cabo la síntesis y caracterización de los materiales que se utilizaron en las diferentes pruebas, forman el equipo que trabaja en este proyecto, el cual fue reconocido con el Premio Javier Barros Sierra 2017 de la Academia de Ingeniería de México (AIM) y la Fundación UNAM. El premio consiste, además, en el otorgamiento de 75 mil pesos.
De acuerdo con Irving Fernández, a pesar del creciente desarrollo de implantes y sustitutos sintéticos para este tipo de tejido, no han cumplido totalmente las demandas de función y calidad esperados, ya que sólo ofrecen una solución temporal.
En su línea de investigación, los poblanos buscan emular las propiedades del tejido óseo mediante materiales biocompatibles, basados en una combinación de ácido poliláctico (PLA), polímero biodegradable e hidroxapatita, mineral en el tejido óseo, pero que también puede generarse artificialmente.
Este tipo de componentes forman parte de una tercera generación de biomateriales “que tienen una tasa de degradación apropiada, equivalente a la del proceso de regeneración del tejido y porosidad que promueve la adhesión, migración, proliferación y diferenciación celular para estimular la regeneración”, explicaron ayer los académicos en la Sala de exrectores del Palacio de Minería, sede de la AIM.
El material es obtenido por impresión 3D y “mimetiza la composición y morfología del sistema óseo”. El punto clave para obtener buenos resultados de éste ha sido su diseño, el cual se basa en soluciones numéricas de un modelo matemático que representa la dinámica de remodelación ósea.
“Son ecuaciones que determinan la evolución espacio temporal de la formación de la densidad de las células responsables de este proceso, los osteoclastos y osteoblastos”, explicó Fernández.
Hasta ahora, añadió, no existía una metodología de procesamiento de biomateriales que aproveche la dinámica de cómo se genera el tejido dentro del cuerpo humano y se utilicen modelos matemáticos para obtener andamios a partir de las soluciones numéricas y extrapolarlo utilizando tecnología en impresión 3D. La tecnología ya se encuentra en proceso de patente.
Los jóvenes científicos ahora deben de comprobar la inocuidad del biomaterial en otros aspectos y realizar estudios en modelos animales mayores que los de ratones. Posteriormente, buscarán llevar a cabo pruebas clínicas.
El perfeccionamiento de la tecnología, dijo el ahora estudiante del CICY, buscará que en el futuro se diseñen estructuras específicas de hueso, desde el que se necesitaría para un fémur hasta placas para el cráneo. “Las diferencias serán en los modelos matemáticos para cada estructura”.
El galardón es un homenaje a Javier Barros Sierra, rector de la UNAM durante el movimiento estudiantil de 1968. En 2015, en el centenario de su nacimiento, la AIM y la Fundación UNAM acordaron la entrega del premio en reconocimiento al destacado universitario.
