Desarrollan biofibras de polímeros que sustituyen y regeneran cartílagos meniscales

Investigadores del Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada (CFATA) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), desarrollan biofibras de polímeros para crear implantes que permitan sustituir o regenerar los cartílagos de los meniscos de las rodillas. De funcionar, el material sería probado en humanos en dos años.

En un comunicado de prensa de la UNAM, Miriam Estévez González, investigadora del CFATA y titular del proyecto, explicó que los tejidos, producidos a escala nanométrica, están formados por una mezcla de cuatro polímeros: poliácido láctico, policaprolactona, colágeno y poliuretano, y son biocompatibles con el organismo humano.

El proyecto, financiado por el Consejo de Ciencia y Tecnología del estado de Querétaro (CONCYTEQ) y el CFATA, se concretó en el marco de la convocatoria de apoyo a investigadores del CFATA en 2013.

Según explicó Miriam Estévez González, en México “no se realizan trasplantes, sólo 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 sólo de sustituto de cartílago, sino para ayudar a regenerarlo”.

En el Departamento de Ingeniería Molecular de Materiales del CFATA, la investigadora y su equipo trabajan la síntesis polimérica y las nanofibras dentro de un equipo de electrotejido.

Los cuatro polímeros en solución son colocados en un capilar a través del cual se expulsan a una velocidad controlada. Además, se debe tener una fuente de alto voltaje que posee dos electrodos que deben conectarse: uno, a la salida de la solución polimérica, y otro, al plato colector (molde con la forma de un menisco para obtener desde un inicio la forma deseada) 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.

Actualmente, ya se ha caracterizado el material obtenido por microscopía electrónica de barrido para observar la morfología. “Tenemos pruebas mecánicas de tensión y compresión y hacemos estudios de citotoxicidad y biocompatibilidad en ratas” resaltó la investigadora Estévez.

Posteriormente, los meniscos artificiales son sometidos 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. 
  
Según explicó Rangel Miranda, ‘‘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’’.
  
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’’, indicó.
  
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 tropiezo.