Ingenieros UAQ inventan nanomaterial para regenerar el tejido óseo de manera natural

El Dr. Rodrigo Rafael Velázquez Castillo, profesor investigador de la Universidad Autónoma de Querétaro (UAQ), anunció el invento de un material cerámico poroso a base de hidroxiapatita sintética, que puede ser implantado en el tejido óseo dañado o faltante.

El profesor comentó que el producto es obtenido por docentes y estudiantes del área de Nanotecnología de la Facultad de Ingeniería (FI), con el cual será posible regenerar el tejido óseo de manera natural, ya que este material permite el flujo de nutrientes y células necesarias para llevar a cabo tal proceso.

Además,  explicó que el tejido óseo es un biomaterial compuesto por una parte orgánica: fibras de colágeno y otras proteínas; y una inorgánica: fosfato e hidróxido de calcio cristalino, es decir, la hidroxiapatita (HAp). Este tejido puede verse afectado por accidentes o por patologías tales como la osteoporosis o la osteomielitis.

En este sentido, precisó que la obtención del material compuesto para reemplazo óseo tiene dos fases. La primera es la producción de nanofibras de hidroxiapatita a través del método de síntesis hidrotermal asistida por microondas, con el cual se ha logrado la elaboración de una mayor cantidad de material en un tiempo corto y con una alta pureza incluso mayor a la de otros métodos como el sol-gel.

La hidroxiapatita tiene una estequiometría de 10 átomos de calcio, 6 grupos fosfato y 2 grupos hidroxilo, un aspecto fundamental a considerar en el momento de elaborar la mezcla de reacción para sintetizarla. Además, se le dan las condiciones para que dichas nanofibras tengan un crecimiento cristalino preferencial y una dirección seleccionada a la cual se hacen crecer; asimismo, tiene una alta resistencia mecánica, la cual se aplica al material cerámico poroso que después se elabora con estas fibras.

El procedimiento para la elaboración de la hidroxiapatita consiste en la mezcla de nitrato de calcio, fosfato de potasio e hidróxido de potasio o de sodio en una solución acuosa dentro de tubos de cuarzo; posteriormente, los recipientes son llevados al interior de un horno de microondas para obtener las nanofibras. Éstas llegan a medir entre 60 y 80 nanómetros de diámetro, similares a las que se generan de manera natural en el tejido óseo.

La segunda fase se enfoca en la implementación del método gelcasting modificado, con el fin de generar el material cerámico con la porosidad adecuada para permitir la incursión vascular y el flujo de nutrientes, proteínas, minerales y demás sustancias necesarias para efectuar con normalidad el proceso de regeneración del tejido y, por lo tanto, el restablecimiento natural del hueso. Finalmente, a esta cerámica porosa se le adiciona la fase orgánica compuesta de colágeno o grenetina, para la formación de un biomaterial compuesto.

Con éxito, los investigadores de la UAQ han generado HAp totalmente biocompatible, similar en cuanto a forma, tamaño y composición química a la HAp natural y, además, con propiedades mecánicas adecuadas como elasticidad, resistencia a la compresión y flexibilidad, con el propósito de que este material no cree rechazo en el huésped y que el tejido óseo siga sus funciones de soporte mientras se regenera de forma natural.

“Cuando este material se implanta en el tejido óseo las células lo reconocen como algo natural en el cuerpo y no se genera rechazo; ya lo hemos comprobado con la biocompatibilidad”, señaló.

En este proyecto colaboran los doctores: Eric Rivera Muñoz, Rufino Nava Mendoza, Karen Esquivel Escalante, Eduardo Elizalde Peña, Luis Escamilla Perea, Miguel Apatiga Castro y Alejandro Manzano Ramírez. También intervienen estudiantes de Licenciatura y Maestría en Nanotecnología de la UAQ, de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y la Universidad Autónoma de Baja California (UABC).

El Dr. Rodrigo Rafael Velázquez Castillo encabezó el proyecto titulado “Obtención de un biomaterial compuesto orgánico inorgánico con porosidad controlada para su aplicación en medicina”, el cual tuvo financiamiento por parte del Fondo Sectorial Salud 2013.