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Tecnología

Elaboran prótesis de ricino

Un polímero derivado de aceite vegetal sintetizado por un químico de São Carlos es lanzado al mercado internacional

Desde hace tres años Rita de Cássia Xavier da Costa, de 46 años, evitaba salir de su casa para ir al supermercado, a la reuniones de amigos e incluso para buscar trabajo. Y tal reclusión recién fue rota al final de junio de este año, tras someterse a una cirugía de reconstrucción de la mandíbula que le devolvió la antigua forma a su rostro. “Soy otra después de la cirugía. Perdí el miedo de encontrarme con las personas, volví a sonreír y a masticar comidas sólidas”, comenta esta habitante de Petrópolis, ciudad serrana del estado de Río de Janeiro. La materia prima utilizada para reconstruirle el maxilar a Rita, corroído por un tumor, es un polímero, un material similar al plástico, elaborado a base de aceite de ricino, una planta arbustiva muy diseminada en Brasil.

La síntesis de este material, que puede caracterizarse como un biopolímero, pues tiene una alta capacidad de interacción con las células del cuerpo humano y no provoca casos de rechazo como el platino utilizado hasta ahora en los maxilares y en otras partes del cuerpo, es obra del profesor Gilberto Orivaldo Chierice, del Instituto de Química de São Carlos de la Universidad de São Paulo (USP).El invento de Chierice recibió la aprobación de la Food and Drug Administration (FDA), la agencia del gobierno estadounidense encargada de autorizar la circulación de nuevos alimentos y medicamentos, en junio de este año. Esta certificación abre las puertas del mayor mercado del mundo en el área de salud, y otorga visibilidad científica y comercial en todo el planeta. En Brasil el Ministerio de Salud había dado su aprobación para este biomaterial en 1999, ocho años después de iniciados los trabajos de Chierice en el área.

En el transcurso de este tiempo, más de dos mil personas – víctimas de accidentes con armas, automóviles y motos, y afectados por tumores – se beneficiaron con las prótesis utilizadas para reemplazar huesos de las mandíbulas, del cráneo y faciales, y también usadas como soportes en la columna cervical; en lugar de los testículos, en el pene; en los globos oculares y en las encías.Para otorgar su aprobación, la FDA efectúo pruebas químicas y biológicas, tales como la de citotoxicidad (para evaluar si el producto es tóxico para el organismo), y una serie de otras pruebas que ya habían sido realizadas en Brasil. La certificación del organismo norteamericano no es para nada barata.

Su costo, de 400 mil dólares, fue solventado por la empresa Doctors Research Groups (DRG), de Plymouth, estado de Connecticut, que va a distribuir el producto en Estados Unidos y Canadá. El interés de la empresa en el polímero de ricino surgió cuando médicos brasileños recibieron una invitación para presentar en Estados Unidos cirugías experimentales llevadas acabo con el nuevo material. Representantes de la DRG estuvieron en una de esas presentaciones y entraron en contacto con Chierice. En septiembre del año pasado estuvieron en São Carlos por primera vez para conocer el producto. Luego de ello retornaron otras siete veces a Brasil, en algunas ocasiones para observar directamente cirugías efectuada por distintos grupos médicos.

“Hicieron muchas preguntas y quisieron ver todo, pero valió la pena, pues con el certificado podremos exportar a otros países”, comenta calmamente Chierice, mientras pica tabaco de hoja para enrollar un luego cigarro, ritual que repite varias veces a lo largo del día. Para comercializar el producto, el profesor creó en 1997 la empresa Poliquil, instalada en Araraquara, y depositó la patente del invento en el Instituto Nacional de Propiedad Industrial (INPI) en su nombre ese mismo año. La empresa es dirigida desde entonces por tres técnicos que trabajaban con él. De acuerdo con los cálculos de Chierice, las exportaciones del polímero de ricino, contando únicamente aquéllas cuyo destino es Estados Unidos, redundarán en ingresos del orden de los 500 mil dólares anuales para Poliquil.

El polímero, registrado en Brasil como compuesto óseo de ricino (COR) – recordando que el nombre científico de la planta es Ricinus communis -, recibió en Estados Unidos el nombre de RG Kryptonite, palabra que evoca el nombre del planeta de origen de Superman, el famoso personaje de las historietas, de las series de televisión y del cine. Ese nombre, aunque esto no fue confirmado por la empresa, relaciona el efecto de la kriptonita, el metal que le quita la fuerza al hombre de acero, con el biopolímero que ahora llega al mercado, debilitando así el campo de las prótesis metálicas. El material elaborado por Poliquil es exportado en forma de kit, con dos ampollas compuestas de poliol y prepolímero extraídos del aceite de las semillas de ricino, los productos desarrollados por los investigadores, más el carbonato de calcio, mezclados únicamente en el momento en que se los va a usar.

El éxito del biopolímero se explica debido a la compatibilidad que éste tiene con el organismo humano. “En la composición química de este material existe una cadena de ácidos grasos cuya estructura molecular está presente en las grasas existentes en el cuerpo humano. Por eso las células no “sienten” la presencia de la resina de ricino como un cuerpo extraño y por lo tanto no la repelen”, explica Lizeti Toledo Ramalho, profesora de la Facultad de Odontología de Araraquara de la Universidad Estadual Paulista (Unesp). Las investigaciones realizadas en la USP, en la Unesp y en Poliquil tuvieron éxito en el exterior incluso antes de la aprobación por parte de la FDA.

“El área en la que más hemos utilizado este nuevo producto ha sido la de cirugías de columna vertebral, con más de 500 intervenciones, llevadas a cabo por seis diferentes grupos de cirujanos”, comenta Jorge Viscovig, distribuidor del producto en Chile y Argentina, países donde se han hecho hasta ahora alrededor de 1.700 cirugías con este polímero. En una de estas intervenciones quirúrgicas, una argentina de 60 años con fracturas en la columna vertebral causadas por la osteoporosis, una enfermedad que desgasta naturalmente los huesos, se libró del dolor tan solo unos 40 minutos después de recibir la resina de ricino en forma líquida.

Inyectado dentro de los huesos con una jeringa, mediante el uso de una técnica conocida como vertebroplastia, el líquido viscoso de color amarillo claro ocupó los espacios corroídos por la enfermedad y se solidificó. De esta forma se produjo la fijación de las fracturas, y la paciente sintió un alivio inmediato del dolor. Chierice resalta que la ventaja de este material con relación al cemento acrílico, bastante utilizado en este tipo de procedimiento, reside en contribuir para la regeneración ósea, no solamente para inmovilizar la fractura.

Exactamente eso: el hueso se regenera. Mediante un proceso bioquímico aún no totalmente explicado, el organismo reemplaza el polímero por células óseas. “Éste se va desmembrando y el hueso crece en su lugar”, comenta Sérgio Augusto Catanzaro Guimarães, profesor jubilado de la Facultad de Odontología de Baurú de la USP y coordinador de investigaciones de la Universidad del Sagrado Corazón de dicha ciudad. Guimarães utilizó la resina en sus investigaciones para recubrir defectos óseos del cráneo y del rostro. La capacidad del biopolímero de regenerar o no el hueso está relacionada con la forma en que se lo prepara. De acuerdo con el arreglo molecular de las sustancias que forman el material, éste tanto puede ser absorbido o no por el organismo.

Este factor es resaltado por investigadores y cirujanos que trabajan con el polímero de ricino, como es el caso del médico Edelto dos Santos Antunes, de Petrópolis. En agosto pasado Antunes reconstruyó parte de la mandíbula de un paciente con el polímero en dos texturas diferentes. “La parte externa, más dura, permanecerá como prótesis. La interna, que está en contacto con el hueso y es porosa, será reemplazada por una estructura ósea”, informa el especialista en cirugías maxilo-faciales, que ya ha hecho 30 prótesis con el polímero de ricino durante los últimos cuatro años, todas en el marco del Sistema Único de Salud (SUS) en el Hospital Santa Teresa de Petrópolis.

El polímero de ricino surge también como una buena promesa en el área estética. Una de las líneas de investigación más recientes muestra que el polímero tiene gran potencial en su forma de hilos extrafinos para mitigar arrugas de la expresión y combatir la flacidez de la piel. “Estos hilos han sido ya implantados con excelentes resultados en animales de laboratorio”, dice Lizeti, de la Unesp. Para la investigadora, el hilo de biopolímero es un potencial candidato a reemplazar al hilo elaborado en polipropileno – un plástico derivado del petróleo -, desarrollado en Rusia en 1999. “El hilo ruso es muy utilizado por los cirujanos plásticos. Una vez introducido en el rostro por medio de una cánula, permanece en el tejido conjuntivo de la dermis por tiempo indeterminado”, informa. “Pero el hilo de resina de ricino presenta una mayor biocompatibilidad, y no provoca rechazos o alergias como el de polipropileno”, subraya la investigadora, que en agosto pasado presentó resultados de sus estudios antes cirujanos plásticos en un taller en Araraquara.

Las arrugas y las mandíbulas ni siquiera se le pasaban por la cabeza a Chierice cuando empezó sus primeros estudios, que resultaron en el ecléctico polímero. Todo comenzó en 1984, cuando el Centro de Investigación y Desarrollo (CPqD) de Telebrás, por entonces el holding estatal de telecomunicaciones, un organismo con sede en Campinas, afrontaba problemas con una resina importada utilizada para proteger contra la humedad a los cables telefónicos subterráneos y aéreos. Como estaban degradándose antes de tiempo, la empresa consultó al Instituto de Química de la USP para que estudiase el material. “Comencé a analizar la resina y llegué a la conclusión de que podía hacer algo mejor”, comenta Chierice. Era un trabajo previsto para durar seis meses, pero después se extendió a un contrato de tres años con la Telebrás. “Elaboramos un nuevo polímero para ellos, derivado del ricino, con resultados fantásticos.”

Probablemente la investigación se habría detenido allí si no fuese por el interés que el producto suscitó a comienzos de la década del 90 en un médico del Hospital Amaral de Carvalho de Jaú, interior de São Paulo, una institución de referencia en el tratamiento del cáncer. “Durante una visita a la USP de São Carlos, el urólogo Renato Prado Costa, que a la época era director clínico del hospital, se mostró entusiasmado con la novedad, y propuso que hiciésemos algunas prótesis de testículos, para reemplazar a las de silicona en uso por entonces en el hospital”, comenta Chierice.

Las prótesis fueron elaboradas y enviadas para ser sometidas a pruebas en el hospital de la Facultad de Medicina Veterinaria de Botucatú de la Unesp. Pasado algún tiempo, Prado Costa fue a ver a Chierice para decirle que el material tenía propiedades desconocidas que debían ser estudiadas. Esto porque de acuerdo con el relato de la gente de Botucatú, el conejo que recibió el polímero no manifestó rechazo alguno. “Hasta entonces nada se había dicho con relación a la biocompatibilidad del polímero”, dice Chierice. Se hicieron experimentos en ratas, cerdos y perros, y los resultados confirmaron el experimento hecho con el conejo.

A partir de ese momento se dio inicio a las pruebas en seres humanos.Prado Costa le solicitó a Chierice que hiciera varias prótesis de testículos, destinadas a pacientes terminales con cáncer de próstata. El urólogo conversó con las familias de los pacientes, que autorizaron el procedimiento. Cuando los pacientes murieron, las prótesis fueron extraídas y los análisis demostraron la perfecta compatibilidad con el organismo. Prado Costa decidió entonces profundizar las investigaciones. “Implanté 50 pares de prótesis de testículos y 12 de penes, y no se informó ni un solo caso de rechazo”, comenta. Casi diez años después, algunos pacientes aún estná con las prótesis. Prado Costa sostiene que alcanzó su objetivo. “Demostré que el polímero es biocompatible y sirve para la confección de prótesis de uso médico”, informa. “Eso sin contar que las de polímero cuestan hasta un 15% menos que las de silicona.”

Paciente recuperado
Los informes de las exitosas experiencias llamaron la atención de especialistas en cáncer de cabeza y cuello de Jaú, que también querían usar el material. Algunas modificaciones en los arreglos de las moléculas dotaron de rigidez al polímero, permitiendo así la colocación de implantes de mandíbulas, por ejemplo. Chierice comenta que se emocionó cuando vio en el Hospital Amaral de Carvalho masticar un bocado de un bife a un paciente que había perdido la mitad de la mandíbula como consecuencia de un cáncer, luego de recibir una prótesis hecha con el polímero. Otro caso similar es el de Alexandre do Nascimento, un chofer de 30 años que recibió el mismo tipo de prótesis tras pasar un largo período padeciendo inflamaciones y dolores provocados por un tumor. “Ahora como pan y carne y no noto la diferencia. Cuando tengo un asado, como igual que cualquier otro”, dice. “La gente no puede creer que tengo una prótesis, porque yo me alimento bien y la cicatriz es pequeña.”

El trabajo de reconstrucción de mandíbulas y cráneos con el polímero es hecho en conjunto con investigadores de la Facultad de Ingeniería Mecánica de la Escuela de Ingeniería de São Carlos (EESC), también de la USP. Cabe a éstos la tarea de proyectar y calcular cada detalle de la prótesis hecha a medida, como por ejemplo el lugar exacto de encastre del tornillo que permite la articulación de la mandíbula. El primer paso del trabajo consiste en obtener una tomografía de la región que recibirá el polímero.

Esta imagen, trabajada en computadora, va a parar a una máquina de elaboración de prototipos, en donde la prótesis es elaborada en plástico rígido, para luego hacer un molde en silicona, y en la etapa final ésta se confecciona en el polímero. “Cuando el paciente ingresaal quirófano, la prótesis ya está lista, personalizada”, dice el profesor Jonas de Carvalho, de la EESC. “La intervención, que antes, con el método tradicional, demoraba entre 16 y 17 horas, tarda en promedio dos horas con ese procedimiento”. Con el proceso antiguo, todas las mediciones y ajustes de la nueva prótesis se hacían en el propio quirófano. Y eso sin contar que el platino, el material utilizado en este tipo de prótesis, puede generar el rechazo del organismo, lo que no sucede con el ricino.

Material modificado
Los estudios con el polímero son un capítulo aparte en esta trayectoria. Según los cálculos de Chierice, hoy en día son más de 200 trabajos publicados y alrededor de 40 maestrías y doctorados en las áreas de medicina, odontología, veterinaria y ingeniería. Una parte de los estudios del profesor también contó con financiación de la FAPESP, mediante un auxilio a la investigación.

La profusión de estudios sobre el polímero del ricino produjo soluciones aún no imaginadas por los investigadores vinculados a la producción de prótesis. Una de éstas reside en el potencial bactericida y fungicida del biomaterial, revelado por las profesoras Izabel Froner, de la Facultad de Odontología de la USP de Ribeirão Preto, e Izabel Yoko Ito, de la Facultad de Ciencias Farmacéuticas de la misma universidad. Esta investigación resultó en el registro de dos nuevos productos bactericidas: el endoquil, utilizado en el tratamiento de conductos dentarios, y el perioquil, con aplicaciones en periodoncia (encías).

Un aislante barato
Pero en el área de ingeniería eléctrica surgió otro uso inédito. Mezclado con otros materiales, el biopolímero fue aprobado como aislador eléctrico para redes de alta tensión. “Elaboramos un aislante utilizando la resina y, para mejorar sus características mecánicas y térmicas, usamos diferentes aditivos, tales como arena y sílice”, comenta el profesor Ruy Alberto Correa Altafim, de la EESC. “Con esos aditivos logramos abaratar costos y mantener las características eléctricas del material”, dice Altafim, que ha requerido la patente del aislador polimérico.Pero incluso con todos esos resultados animadores, ninguna empresa se disponía a invertir en el polímero hasta mediados de la década del 90.

Chierice decidió entonces crear las condiciones para producir el polímero comercialmente, si bien que en pequeña escala. En esa misma época, el alcalde de Araraquara pensaba en instalar empresas de base tecnológica en el municipio. Bastó una reunión para que Poliquil cobrase forma. Según Antônio Rossi, uno de los socios, hoy en día las piezas se elaboran de acuerdo con las necesidades. “El médico aporta la idea y nosotros proyectamos la pieza”. Son 300 artículos catalogados. Otro producto de la fábrica de Araraquara es una variedad utilizada como adhesivo en filtros de bombas de circulación extracorpórea, aparatos que hacen el filtrado de la sangre en cirugías.

Cuando se los escucha a Chierice y a los otros investigadores hablando al respecto de los posibles usos del biopolímero, parece que éste es una panacea para todo. Pero la verdad es que es fruto de una investigación académica que movilizó a estudiosos de varias universidades paulistas, y ahora se transforma en productos para la sociedad. Pero la historia de este aceite vegetal parece que no termina por aquí. Dado el interés que ha suscitado el polímero de ricino, los investigadores prometen ahora muchas otras sorpresas.

Dispersión doméstica
El aceite de ricino posee una enorme versatilidad química en el área industrial. Puede ser utilizado en la industria de plásticos, cosméticos, de pinturas y barnices, en la siderurgia; al margen de esto es indispensable para impedir el congelamiento de los combustibles y lubricantes de aviones a bajísimas temperaturas. Extraído de las semillas de un arbusto herbáceo de la familia de las euforbiáceas, también conocida en Brasil “carrapateira” o “mamona”, el aceite de ricino ha sido utilizado en el país como laxante y como vermífugo.

La existencia de un gran número de variedades de esta planta, encontradas tanto en el continente africano como en el asiático, imposibilita cualquier intento de establecer efectivamente su origen. Semillas encontradas en tumbas muestran que el ricino ya era utilizado por los egipcios hace al menos 4 mil años. En la antigua Grecia algunos filósofos mencionaron en sus escritos el empleo del aceite de ricino en Egipto para la iluminación y en la producción de ungüentos.

“El ricino es siempre encontrado allí donde existen aglomerados humanos; es indicativo de dispersión doméstica”, dice Márcia Barreto de Medeiros Nóbrega, investigador de la Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria, área Embrapa Algodón, con sede en Campina Grande (estado de Paraíba), que trabaja en el mejoramiento genético de oleaginosas. “De Porto Alegre (Río Grande do Sulo) a Tabatinga (Amapá), ésta es la situación que se observa en cualquier lugar que paso”. La planta llegó a Brasil de la mano de los portugueses, que la utilizaban con la finalidad de utilizar su aceite para la iluminación y lubricación de ejes de carretas. El clima tropical facilitó su expansión.

Durante décadas Brasil mantuvo el puesto de mayor productor y exportador mundial de aceite de ricino. Pero durante los últimos años ha perdido ese primer lugar y ha quedado atrás de la India y China, respectivamente. En la cosecha 2001/2002, Brasil produjo 82.200 toneladas de semillas de ricino, con una producción media de 651 kilos por hectárea, de acuerdo datos de la Compañía Nacional de Abastecimiento (Conab). De dicho total, el estado de Bahía produjo 75.700 toneladas.

El Proyecto
Caracterizaciones de Polímeros Poliuretanos Derivados de Aceite de Ricino para su Utilización en el Área Médica
Modalidad
Línea regular de auxilio a la investigación
Coordinador
Gilberto Orivaldo Chierice – IQSC-USP
Inversiones
R$ 99.245,00

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