“Queremos que, donde había un implante, termine habiendo hueso nuevo del propio paciente”

Pese a ser muy poroso, es muy resistente y tiene grandes propiedades mecánicas, resultado de la combinación de compuestos orgánicos e inorgánicos desde el nivel nanométrico a la estructura en la escala macro.

Cuando uno piensa en la función estructural del hueso, podría parecer fácil obtener materiales equivalentes para sustituirlo.

Existen distintos materiales para reemplazar o reparar el tejido óseo, pero el mejor compuesto que se puede utilizar, teniendo en cuenta el resultado a largo plazo, es el mismo hueso, que es la solución que ha refinado la naturaleza tras millones de años de evolución. Y si el hueso es del propio paciente, se minimizan los problemas de rechazo. El problema es que el suministro que se puede obtener del paciente es limitado, y su extracción no está libre de problemas como hemorragias e infecciones.

Entonces, ¿dónde reside la mayor dificultad al tratar de imitar el hueso en el laboratorio?

Pese a ser muy poroso, es muy resistente y tiene grandes propiedades mecánicas, resultado de la combinación de compuestos orgánicos e inorgánicos desde el nivel nanométrico a la estructura en la escala macro. El quid del proyecto es tratar de obtener una estructura tan porosa y a la vez tan resistente como el hueso. 

Y, una vez conseguidas esas propiedades y resistencia, se pretende que el implante sea caduco…

Sí. El objetivo es desarrollar una estructura tridimensional con un tipo, tamaño y estructura de poro adecuada para que las células óseas puedan crecer dentro y terminen sustituyendo al material implantable. Al cabo de un tiempo, el implante que les ha servido de andamio desaparece, con lo que donde había un implante bioabsorbible termina habiendo hueso nuevo del propio paciente. Es lo que llamamos un scaffold.

¿Cuáles son los ingredientes de un material así?

El hueso, al igual que el nácar, es un material híbrido, que conjuga materia orgánica e inorgánica. Y de esa base partimos. En nuestro caso, la matriz orgánica la forman polímeros, tanto naturales como sintéticos, y la parte inorgánica consiste en fosfatos cálcicos que además de ser la principal fase mineral del hueso, promueven su crecimiento. En la primera parte del proyecto hicimos un estudio para definir cómo unir la parte orgánica y la inorgánica, para lo que empleamos nanotecnología que nos permite lograr una integración a nivel nanométrico. Y a continuación viene la parte de trabajo tridimensional de la estructura.

O lo que es lo mismo, la talla del implante…

Podría verse así, pero no consiste en darle una forma exterior concreta, que sería un aspecto posterior, sino de configurar la estructura porosa del material sin comprometer su resistencia.

¿Cómo pretenden lograrlo?

Utilizo una técnica, el freezecasting, que consiste en moldear la porosidad del material con hielo.

¿Con hielo?

Sí. Al congelar los materiales del scaffold que previamente hemos disuelto en una suspensión, se produce una estructura de cristales de hielo cuya forma podemos controlar. Al descongelar el material, en el lugar de los cristales quedan los poros que harán posible la vida de las células óseas en su interior. La mayor dificultad aquí está en conseguir que los poros sean de la forma y tamaño adecuados y que estén tan interconectados y ramificados como sea posible para promover el crecimiento celular y de vasos sanguíneos, pero sin comprometer la resistencia del material. Así que hacemos ensayos variando la composición de los materiales y las condiciones de procesado.

¿Existen ya aplicaciones prácticas de este tipo de soluciones?

Por el momento, el proyecto aún está abierto y queda mucho por hacer antes de que estos compuestos puedan funcionar en la práctica clínica, aunque esperamos que en un futuro las técnicas que estamos desarrollando puedan aplicarse para implantes y rellenos óseos en lesiones como fisuras y fracturas. No obstante, el estudio de la estructura y porosidad del hueso, por ejemplo, ya está teniendo aplicaciones interesantes en otros proyectos internacionales del Centro de para las Cerámicas Estructurales Avanzadas (CASC) del Imperial College. Tenemos en el grupo otro proyecto europeo, Biobone, centrado en el estudio de materiales cerámicos para aplicaciones óseas. Y a partir de las colaboraciones con otros grupos, surgen nuevas aplicaciones.

¿Como cuáles?

Colaboro con estudios de osteogénesis imperfecta, osteoporosis y otras enfermedades que afectan a la densidad del hueso, todos ellos del departamento de Bioingeniería. Para ello, hemos desarrollado materiales que nos sirven de referencia para estudiar mapas de densidad ósea a partir de procesado y análisis de imágenes. Y sigo colaborando con el grupo con el que hice la tesis en el Centro de Investigacion en Nanomateriales y Nanotecnología (CINN) en Asturias, donde descubrí el mundo de las biocerámicas y la investigación.

¿Qué le resulta más agradable de su trabajo actual?

Es un trabajo poco rutinario y bastante creativo, que te permite probar muchas cosas diferentes para tratar de dar con lo que estás buscando. Además, tengo la suerte de que he diseñado mi propio proyecto y todo lo que hago. También me resulta motivador que está enfocado a aplicaciones prácticas. Pero también hay que encontrar soluciones a los problemas que te van surgiendo en el día a día, porque los resultados no salen a la primera y a veces surgen quebraderos de cabeza en forma de problemas de laboratorio que hay que resolver.

Conseguir una ayuda “Marie Curie” de la Comisión Europea es el sueño de muchos jóvenes investigadores. ¿Confiaba en obtenerla?

La verdad es que tenía muy pocas esperanzas de conseguirla, porque supone competir con investigadores de toda Europa y el nivel es alto, así que cuando me la concedieron me llevé una alegría muy grande. Ahora ya pienso en cuando termine el proyecto, en abril del año que viene, para mirar qué convocatorias hay, tanto aquí como en España. Me encantaría volver, pero si no es posible, iré donde haya oportunidades. Es lo malo de este negocio, que siempre tienes que estar buscando convocatorias y proyectos para poder continuar.

Lleva algo más de dos años en Inglaterra. ¿Se ha adaptado?

Me encuentro muy bien, hay muchos españoles trabajando aquí. Tantos, que te parece que estás un poco como en casa. Tuve la suerte de conocer mucha gente desde que llegué, y me encuentro genial tanto con amigos como con los compañeros de trabajo. Esto no es Asturias, hay que decirlo, y sobre todo echo en falta a la familia y los amigos. Además, el ritmo y el estilo de vida son muy distintos y al principio me agobiaban, pero me he ido acostumbrando, y Londres me encanta.

Miriam Miranda Fernández (Escamplero, 1980) estudió Ingeniería Química en la Universidad de Oviedo. Tras doctorarse en la misma Universidad, recibió una ayuda postdoctoral “Clarín” del PCTI del Principado, gestionada por FICYT, que le permitió investigar en el Imperial College de Londres, en el campo de materiales híbridos y nanoestructurados para aplicaciones relacionadas con huesos. Estando allí, ha conseguido un proyecto “Marie Curie” de la Comisión Europea para ampliar su área de investigación. Actualmente desarrolla su trabajo en el Departamento de Materiales del Centre for Advanced Structural Ceramics perteneciente al Imperial College.

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