Nota

Universidad Nacional del Sur - Departamento de Biología, Bioquímica y Farmacia

10 de Noviembre de 2014 | 6 ′ 9 ′′

Materiales nanoestructurados para tratamientos óseos y dentales

Químicos, electroquímicos, físicos, bioquímicos, farmacéuticos y biólogos llevan adelante un proyecto con materiales nanoestructurados para tratamientos en tejidos calcificados, implantes óseos y dentales. El objetivo de los científicos es lograr el diseño de implantes que favorezcan la recuperación del tejido óseo o dental humano y que actúen como soporte, degradándose a medida que se recupera el nuevo tejido.

“Hay muchos materiales nanoestructurados, de muchas composiciones y para muchas aplicaciones. Nosotros nos dedicamos a los que se pueden utilizar para la reparación de tejidos calcificados, como huesos o implantes dentales”, explica a Argentina Investiga la doctora en Química Paula Messina, del departamento de Química de la Universidad Nacional del Sur.

Los materiales nanoestructurados son aquellos cuyas unidades fundamentales tienen dimensiones de una mil millonésima parte de un metro. “El hueso tiene una forma organizada y nanoestructurada que es compatible con ellos, y se ha comprobado que la presencia de una nanoestructura en los implantes favorece el crecimiento de osteoblastos, el desarrollo de tejido nuevo, etc.”, agrega.

Estos materiales tienen una relación superficie/volumen muy elevada, lo que les permite una muy alta adsorción de principios activos; es posible el diseño específico de un material para transportar y liberar un principio activo en particular. Según para qué se los utilice, se configuran para una u otra función. “Dada una lesión ósea, por ejemplo una fractura o la remoción de un tumor, ésta se puede rellenar con el material. Si además este material cuenta con medicamentos como analgésicos, antibióticos u otros fármacos adsorbidos que puedan liberarse de forma localizada al aplicar el implante, se favorecería el tratamiento y la posterior recuperación del paciente”, cuenta la investigadora.

Agrega que esto es una línea novedosa: “No hay en el mercado, hasta donde alcanza mi conocimiento, materiales nanoestructurados inorgánicos para la liberación de fármacos. La aplicación de estos materiales requiere de muchas pruebas para testear su viabilidad. Hay algunas pastas para rellenar defectos óseos en base a nanopartículas de fosfato de calcio, que están patentadas y se usan actualmente, pero no mucho más. La investigación está orientada a la obtención de una patente, pero para llegar a ésta se requieren más análisis de los realizados hasta el momento. Hasta ahora el grupo que dirijo ha diseñado el material y lo hemos caracterizado. Junto a la colaboración de la doctora Graciela Santillán, del departamento de Biología Bioquímica y Farmacia, se ha testeado la viabilidad de los materiales diseñados en presencia de osteoblastos, que son las células óseas. En la actualidad mis becarias -la bióloga Noelia D’Elía y la farmacéutica Noel Gravina- se hallan en Canadá ensayando la factibilidad del uso de los materiales preparados en clínica médica”.

En la actualidad, los trabajos del equipo están orientados a diseñar implantes que puedan favorecer la recuperación del tejido óseo o dental humano; que actúen como soporte, degradándose a medida que se recupera el nuevo tejido. Las propiedades finales dependen de la construcción química y de la morfología del material. Incluso, obtuvieron un premio en el área “Medicina regenerativa y terapia celular” de la LVIII Reunión Anual de la Sociedad Argentina de Investigación Clínica (SAIC), llevada cabo en noviembre del año pasado en Mar del Plata.

Según cuenta la investigadora, en su equipo trabajan con materiales inorgánicos. “La hidroxiapatita es el componente mineral del hueso y su empleo es la opción natural para construir materiales inorgánicos. Su uso evitaría efectos adversos o rechazos. También estamos investigando el diseño de materiales a partir de hidrogeles de colágeno e hidroxiapatita. Además, utilizamos óxido de titanio y de cerio. Estos últimos son componentes muy diferentes a los anteriores, pero se los seleccionó en base a su amplia aplicación en prótesis e implantes”. Si bien las prótesis son bioinertes pueden encapsularse por falta de interacción con el tejido óseo y cuando eso ocurre, el implante fracasa. “Nosotros buscamos que los materiales preparados sean bioactivos para generar enlaces favorables entre el tejido óseo y el material implantado, Una forma de hacer bioactivas a las prótesis metálicas que actualmente se utilizan es cubrirlas con materiales nanoestructurados como óxido de titanio u óxidos de titanio dopados con cerio, de los cuales se ha comprobado que tienen propiedades antioxidantes. Estos son materiales específicos cuya toxicidad y viabilidad celular deben analizarse en cada sistema sin generalizar. Nosotros comprobamos que los materiales preparados no tienen ninguna incompatibilidad con osteoblastos”, agrega Messina.

“Esperamos que al finalizar nuestras investigaciones se obtengan respuestas efectivas de las células osteogénicas a la presencia de los materiales preparados. Esto implicaría cambios en la adhesión, la orientación y la movilidad celular, la condensación del citoesqueleto y la modulación de las vías de señalización intracelular que regulan la actividad transcripcional, entre otras”, dice.

El resultado satisfactorio de este proyecto contribuiría, desde el punto de vista científico, a mejorar el conocimiento ya existente sobre los complejos procesos de interacción que se establecen en la interfase tejido-material. “Con ello se podrá, por un lado, abordar nuevos retos que radican en la necesidad de nuevos biomateriales con propiedades osteogénicas superiores y, por el otro, definir las condiciones adecuadas para el uso seguro de estos materiales. Asimismo, a partir de los resultados obtenidos se sentarán las bases para la posterior realización de estudios preclínicos en animales”, concluye la investigadora.

La doctora Messina es asistente de docencia en el Departamento de Química y directora del proyecto “Materiales Nanoestructurados”. Además es investigadora adjunta del Conicet. Realizó su tesis sobre surfactantes y propiedades de agregación, y su posdoctorado en España (Universidad de Santiago de Compostela), adonde retornó en varias oportunidades y con quienes comparte su línea de investigación.

Marcelo C. Tedesco
Universidad Nacional del Sur

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