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Investigadores desarrollan nuevos materiales biológicos

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Miércoles, 25 Noviembre 2020
Agencia de Noticias Univalle

El desarrollo de un material con base en quitosano funcionalizado que permite una  mejor asimilación biológica, ha sido uno de los logros más destacados de investigadores de Univalle que desde hace 15 años trabajan en innovaciones en  nuevos materiales para la  regeneración de tejidos óseos.  Este material ya se encuentra registrado ante la Superintendencia de Industria y Comercio para estudio de patentabilidad.

En esta investigación transdisciplinar participan profesores y estudiantes de la Escuela de Odontología de la Facultad de Salud, el Departamento de Química de la Facultad de Ciencias Naturales y Exactas y la Escuela de Ingeniería de Materiales.

Según el líder de este trabajo, el profesor de la Escuela de Odontología de la Universidad del Valle Carlos Valencia Llano, años atrás, el uso del quitosano entró en auge, pues su estructura molecular tiene parecido con los aminoglicanos que forman parte de la matriz extracelular, lo que facilita los procesos regenerativos, sin embargo, la fuerte respuesta inflamatoria que produce este material en los pacientes, durante los primeros días posteriores a su aplicación, representaba una gran desventaja. 

Los investigadores de la Universidad del Valle combinaron el quitosano con ácido poliláctico para superar este problema.

“Nuestros estudiantes venían trabajando con el quitosano desde el 2016. Los investigadores del Departamento de Química estaban utilizando aplicaciones de este para limpiar el agua y hacer empaques para alimentos, pues el material es biodegradable, de bajo costo y fácil acceso y tiene algunas propiedades bactericidas y bacteriostáticas, dependiendo de su fuerza y concentración”, señaló el profesor Valencia Llano. 

El quitosano es un derivado de la quitina, el segundo material más abundante en la naturaleza después de la celulosa, que estimula la cicatrización, entre otras de sus bondades regenerativas.  

Por su parte, la quitina es uno de los componentes principales de las paredes celulares de los hongos, por lo que la Universidad del Valle hizo un convenio con la empresa Sucromiles para obtener buena parte del hongo que esta industria desecha. A partir de allí se extrajo quitina y de ésta se produjo el quitosano con el que los estudiantes del programa de Química empezaron a trabajar desde el 2016.

Los estudiantes de Química que participaron en este trabajo se volvieron expertos en la fabricación del quitosano, también extraído a partir del camarón, mientras que los del Programa de Ingeniería de Materiales, que transforman este material, finalmente obtuvieron estructuras muy parecidas a la matriz extracelular ósea. 

“A los osteoblastos les encanta pegarse de superficie rugosa. Queríamos que las células sintieran los espacios entre las fibras como algo parecido a los que ellas tienen, los colonicen, se peguen de estas estructuras rugosas y depositen matriz extracelular”, afirmó el docente líder de esta iniciativa. 

El grupo en Biomateriales dentales de la Escuela de Odontología trabajó en el desarrollo de esta innovación en colaboración con el grupo de investigación en Síntesis, Mecanismos y Reacción en Química Orgánica- SIMERQO del Departamento de Química, y el Grupo de Investigación en Materiales Compuestos de la Escuela de Ingeniería de Materiales.

 

Cementos Óseos

Los investigadores de la Universidad del Valle también patentaron un cemento óseo más compatible biológicamente y con mejores propiedades  que los disponibles en el mercado.

Los cementos óseos son la materia que se usa para fijar el puente ortopédico y son de la familia del polimetilmetacrilato -PMMA, material usado por los odontólogos para fabricar las cajas de dientes.

El profesor Carlos Valencia Llano indicó que el objetivo era encontrar una formulación más biocompatible, pues persiste el problema de que los materiales disponibles en el mercado producen inflamación, rechazo, pérdidas, sobreinfección, generación de alto volumen de monómero residual y muerte celular, pues la reacción química no es perfecta. 

“Mezclamos ácido poliláctico, quitosano, fosfato de calcio de origen natural y óxido de grafeno, nanomaterial obtenido del grafito. Se encontró que el comportamiento intraquirúrgico del cemento desarrollado fue mejor que el comercial pues logró disminuir la reacción inflamatoria y la producción de monómero residual drásticamente y se demostró la formación de tejido óseo en la interfase entre la unión de cemento, clavos y hueso. 

Todo esto permitió mejorar la fijación mecánica y biológica superando los resultados del material comercial”, indicó el profesor Valencia Llano.

En esta investigación, que inició en el 2008, participaron el Grupo de investigación SIMERQO del Departamento de  Química, el Grupo de Materiales Compuestos de la Escuela de Ingeniería de Materiales y el Centro de Estudios Científicos de Yucatán, México. Posteriormente, este trabajo hizo parte de un macroproyecto en el que también participó el grupo de Tejidos Blandos Y Mineralizados - Teblami de la Facultad de Salud.

Actualmente, el Grupo de Materiales Compuesto y el Grupo de Materiales Dentales de la Universidad del Valle continúan trabajando en el desarrollo de cementos óseos, en conjunto con el Grupo de Investigación en Fotoquímica y Fotobiología de la Universidad del Barranquilla y el Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros de España.

Los investigadores de la Univalle siguen explorando nuevos materiales para la regeneración de tejidos, como películas con nanocompuestos - de quitosano con alcohol polivinílico- y  membranas que incorporan aceites esenciales incorporados como el de la ruda. Así mismo, trabajan con investigadores españoles en la búsqueda de soluciones para el tratamiento del cáncer óseo.

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