Entre las innovaciones con funciones biol\u00f3gicas desarrolladas en el Laboratorio de Materiales Cer\u00e1micos (LMC) de la Escuela de Ingenier\u00eda de la Universidad Federal de Minas Gerais (UFMG) se encuentran materiales capaces de activar el potencial regenerativo de tejidos y \u00f3rganos humanos, y dispositivos para la liberaci\u00f3n controlada de medicamentos. Los investigadores sintetizaron varias piezas a partir del proceso qu\u00edmico denominado sol-gel. Y se obtuvieron objetos con diversos formatos, consistencias, texturas y tama\u00f1os, dependiendo de la utilizaci\u00f3n pretendida, cre\u00e1ndose as\u00ed una nueva generaci\u00f3n de biomateriales, m\u00e1s compatibles y con mayor poder de interacci\u00f3n con las funciones del organismo.<\/p>\n
La UFMG se apresta a obtener la patente nacional de una matriz para liberaci\u00f3n controlada de f\u00e1rmacos desarrollada en el LMC. La pieza, presentada bajo la forma de un peque\u00f1o disco para implante subcut\u00e1neo, puede utilizarse en diversos tipos de tratamiento. En el LMC, los ensayos in vitro<\/em> fueron realizados con la hormona del crecimiento, pero el mismo dispositivo podr\u00eda liberar otros tipos de hormonas.<\/p>\n “La novedad es la aplicaci\u00f3n del proceso sol-gel en la producci\u00f3n de nuevos materiales con funciones biol\u00f3gicas”, dice el profesor Wander Luiz Vasconcelos, jefe del LMC. El m\u00e9todo sol-gel consiste en la reacci\u00f3n de precursores, o agentes qu\u00edmicos, en general alc\u00f3xidos (compuestos que se forman por la acci\u00f3n de ciertos metales sobre un determinado alcohol) que se transforman en gel a partir de reacciones de hidr\u00f3lisis y condensaci\u00f3n. Entonces se forma una estructura inorg\u00e1nica, que permite la incorporaci\u00f3n de grupos org\u00e1nicos, como las prote\u00ednas, en los “vac\u00edos” existentes entre las estructuras o en la superficie de los materiales.<\/p>\n El m\u00e9todo permite el control estructural del material, incluso a nivel nanom\u00e9trico (un nan\u00f3metro equivale a una mil millon\u00e9sima parte de un metro<\/em>), posibilitando la ocupaci\u00f3n de los “vac\u00edos”, o de los poros que se forman entre las estructuras. “Trabajamos con una amplia franja de tama\u00f1o de poros, que oscilan entre los pocos nan\u00f3metros y varios micrones (un micr\u00f3n equivale a la millon\u00e9sima parte de un metro). De acuerdo al caso, podemos actuar en estructuras al nivel molecular; otras veces tenemos una prote\u00edna muy grande, con varias mol\u00e9culas que no caben en una estructura nanom\u00e9trica”, afirma Vasconcelos.<\/p>\n Liberaci\u00f3n de f\u00e1rmacos El nuevo m\u00e9todo para la incorporaci\u00f3n de prote\u00ednas en matrices sol-gel, fruto de las investigaciones de la doctoranda R\u00fabia Lenza, dirigida por Vasconcelos, rindi\u00f3 dos art\u00edculos cient\u00edficos publicados en revistas internacionales el a\u00f1o pasado y tres este a\u00f1o. Los agentes qu\u00edmicos utilizados fueron los alc\u00f3xidos de titanio y silicio, en el proceso que result\u00f3 en la producci\u00f3n de biomateriales para su aplicaci\u00f3n como sustratos para la ingenier\u00eda de tejidos, y cargadores de mol\u00e9culas biol\u00f3gicamente activas, mediante la aplicaci\u00f3n del m\u00e9todo de formaci\u00f3n de espumas en pol\u00edmeros (compuestos formados por largas cadenas de mol\u00e9culas capaces de unirse a otras mol\u00e9culas de la misma especie), con porosidad controlada, en soluciones sol-gel. La laminina, una prote\u00edna com\u00fan, fue usada para rellenar los “vac\u00edos” de la espuma en las pruebas b\u00e1sicas para la recomposici\u00f3n de tejidos.<\/p>\n Los materiales con propiedades org\u00e1nicas superficiales y tama\u00f1os de poros proyectados son particularmente importantes en aplicaciones en las que el reconocimiento molecular es necesario, como en el proceso de adsorci\u00f3n (fijaci\u00f3n de mol\u00e9culas de una sustancia en la superficie de otra substancia) y en la liberaci\u00f3n controlada de f\u00e1rmacos. Los resultados presentados en las investigaciones del LMC sugieren que los materiales obtenidos tienen un gran potencial de uso en su calidad de soportes para la ingenier\u00eda de tejidos, y como cargadores de mol\u00e9culas bioespec\u00edficas. Por lo que todo indica, las espumas bioactivas modificadas con prote\u00ednas representan una nueva generaci\u00f3n de materiales que podr\u00e1n utilizarse en la regeneraci\u00f3n de tejidos \u00f3seos y musculares.<\/p>\n Mil utilidades La producci\u00f3n de materiales cer\u00e1micos v\u00eda sol-gel presenta ventajas en comparaci\u00f3n con las formas convencionales usadas en la producci\u00f3n de vidrios y pol\u00edmeros, que requieren hornos potentes, con altas temperaturas y gran gasto de energ\u00eda. Las primeras etapas del proceso sol-gel se realizan a temperatura ambiente. De acuerdo con su utilizaci\u00f3n, se necesita un calentamiento, pero \u00e9ste es siempre mucho m\u00e1s leve que en los procesos convencionales. Para tener una idea: la obtenci\u00f3n de s\u00edlice puro mediante la fusi\u00f3n de cuarzo por la v\u00eda tradicional requiere un horno a una temperatura superior a los 2.000\u00baC. Por la v\u00eda sol-gel, la temperatura se ubica por debajo de los 1.100\u00baC.<\/p>\n Un largo camino El investigador de la UFMG fue un de los primeros en trabajar con sol-gel en el desarrollo de nuevos materiales en Brasil. En 1992, Wander cre\u00f3 el LMC, en el Departamento de Ingenier\u00eda Metal\u00fargica y de Materiales de la Escuela de Ingenier\u00eda de la UFMG. Actualmente, el profesor dirige a 16 alumnos en el LMC. La mayor\u00eda de \u00e9stos trabaja en la s\u00edntesis de materiales nanoestructurados v\u00eda sol-gel, siempre bajo la perspectiva de avanzar en el conocimiento cient\u00edfico y tecnol\u00f3gicos de esos nuevos materiales, que podr\u00e1n en breve ser comunes en hospitales e industrias.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Laboratorio de la UFMG sintetiza una nueva generaci\u00f3n de biomateriales","protected":false},"author":127,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[192],"tags":[],"coauthors":[437,785],"class_list":["post-75571","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-tecnologia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/75571","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/127"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=75571"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/75571\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=75571"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=75571"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=75571"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=75571"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}
\n<\/strong>La nanoingenier\u00eda act\u00faa en estructuras moleculares a escala nanom\u00e9trica, pero el dispositivo final puede tener cualquier tama\u00f1o o forma. La incorporaci\u00f3n de la substancia de inter\u00e9s puede ocurrir en la superficie de las part\u00edculas o en el volumen, como es llamada la parte interior, con ocupaci\u00f3n de los poros, que funcionan como “esponjas”. En los experimentos realizados con la matriz de liberaci\u00f3n de f\u00e1rmacos, la octreotida, en este caso una prote\u00edna que simula los efectos de la hormona del crecimiento, fue incorporada en la superficie del material. Para la recomposici\u00f3n de tejidos y \u00f3rganos, el proceso de incorporaci\u00f3n de la prote\u00edna de inter\u00e9s se desarrolla en los “vac\u00edos” de las part\u00edculas.<\/p>\n
\n<\/strong>El proceso qu\u00edmico sol-gel es conocido hace m\u00e1s de cien a\u00f1os, pero su aplicaci\u00f3n es relativamente reciente. Comenz\u00f3 a ser utilizado en la d\u00e9cada de 1980, en algunos sectores industriales. Su aplicaci\u00f3n en nuevos materiales es tan vers\u00e1til que resulta, entre otros usos, en la producci\u00f3n de un vidrio capaz de bloquear la luz y el calor, en films adherentes para la protecci\u00f3n de las m\u00e1s diversas superficies, y en una membrana con poder de filtrado tan grande que puede transformar el agua salobra en potable. En el \u00e1rea m\u00e9dica, la investigaci\u00f3n con aplicaci\u00f3n del sol-gel se intensific\u00f3 hace menos de diez a\u00f1os, y r\u00e1pidamente suscit\u00f3 el inter\u00e9s de investigadores de varios pa\u00edses, pero a pesar de todos los avances, todav\u00eda hay mucho por hacerse.<\/p>\n
\n<\/strong>La versatilidad, el control estructural, la econom\u00eda de energ\u00eda y los residuos que no provocan da\u00f1os ambientales pueden suscitar el inter\u00e9s de las industrias farmac\u00e9uticas. Con relaci\u00f3n a los costos finales de los biomateriales v\u00eda sol-gel, al menos por ahora, no hay n\u00fameros definitivos, porque el proceso a\u00fan se encuentra a escala de laboratorio.El sol-gel es un t\u00edpico caso de desarrollo conjunto de la ciencia y de la tecnolog\u00eda. “A\u00fan existen muchas inc\u00f3gnitas, pero el gran desaf\u00edo reside en el desarrollo de tecnolog\u00edas basadas en este proceso”, afirma Vasconcelos. Para \u00e9l, las aplicaciones del sol-gel son tan vastas que se hace dif\u00edcil hacer un pron\u00f3stico. “No sabemos ad\u00f3nde llegaremos. Es un tema efervescente a nivel mundial”, dice el investigador.<\/p>\n