Expertos de la UNAM desarrollan posible sustituto de hueso con cáscara de arroz

Dirección General de Comunicación Social UNAM

En el Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico (CCADET) de la UNAM se desarrolla un posible sustituto de hueso sintetizado a partir de ceniza de la cáscara de arroz. Se trata de un biovidrio que puede favorecer el trabajo de las células, proporcionándoles una estructura y componentes suficientes para que realicen el proceso de regeneración ósea.

El nuevo material presenta diversas ventajas, entre ellas, que se obtiene a menor temperatura que otros y mejora el costo-beneficio al provenir de un desecho agroindustrial, informó Miriam Marín Miranda, doctorante en la entidad universitaria.

De funcionar, los sustitutos serían permanentes; el material se reabsorbe a medida que las células “reconstruyen” el hueso.

Por diversas causas patológicas o traumáticas, como lesiones cancerosas, se pierden secciones o huesos completos, por lo que se ha recurrido a diversos materiales para sustituirlos: metálicos, cerámicos, poliméricos o una combinación de ellos. Uno de los más estudiados son los biovidrios, dijo la experta.

Además, en los últimos años se ha dado importancia a los desechos agroindustriales para síntesis de materiales y, en muchos casos, su aplicación en el área biomédica. Tal es el caso de la cáscara de arroz.

Un sustituto de hueso ideal es aquel que posee osteogénesis, osteoconducción y osteointegración, es decir, que tiene las características necesarias para la regeneración de las células óseas, explicó Marín.

También se requiere que tenga disponibilidad suficiente para reparar los defectos que se crean por las patologías o los traumas, que su costo sea accesible y que sea de fácil manejo para el médico u odontólogo.

Otras propiedades importantes son las mecánicas, similares a las del hueso donde se va a implantar; que proporcione un soporte estructural para favorecer la interacción biológica y bioactividad, es decir, que el material interactúe químicamente con el medio y provoque una reacción específica.

La doctorante expuso que el sitio donde se colocan los sustitutos de hueso son importantes porque cada uno tiene características particulares, dadas por la estructura y la compleja organización del tejido.

En el auditorio del CCADET indicó que existen dos tipos de hueso: el esponjoso, con porosidades de diferentes tamaños y distribución, y el cortical, que es más compacto.

Biovidrios
Marín Miranda recordó que los biovidrios son sustitutos óseos que están basados en el sistema silicio-calcio-sodio-pentóxido de fósforo. El primero fue descubierto en los años 60 por Larry Hench, en la Universidad de Florida, y se denominó Bioglass 45s5. A partir de éste se han hecho varias modificaciones.

En 1991, el propio científico estableció que la formación de una capa de un mineral llamado apatita en la superficie del biovidrio es un requerimiento esencial para que éste se enlace directamente con el hueso y ofrezca ventajas en la regeneración ósea.

La presencia de la apatita ocurre cuando ese biovidrio se expone a la sangre o el suero, o a disoluciones artificiales que simulen los iones presentes en esos fluidos corporales. Por ello es que la formación de esa capa es un indicador de la bioactividad de un material.

En la actualidad se presentan de dos formas: en granulados o polvos (la más común) y en forma tridimensional. Las ventajas de la última son la posibilidad de variar tamaño y forma, una mayor resistencia mecánica, con menos posibilidad de fragmentación, y la disminución del tiempo de regeneración porque tiene una mejor interacción biológica.

Hay dos métodos de síntesis específicos para su obtención: el de fusión, con desventajas como el empleo de mucha energía, temperaturas de mil 500 grados durante 12 horas y cristalización. El otro es el de sol-gel, que necesita mucho menos calor y permite la construcción de “andamios” por medio de espumado e impresión tridimensional, con control de la cantidad y el orden de los poros, por ejemplo.

“Nuestra propuesta fue utilizar un método sol-gel que emplea una sustancia llamada glicerol para lograr una mezcla más homogénea, producto de la depolimerización del silicio, y una interacción con los demás componentes de la fórmula”.

La cáscara de arroz calcinada permite obtener una gran cantidad de silicio, hasta 95 por ciento, y otros compuestos como el calcio, el sodio y el pentóxido de fósforo, que están dentro de la composición de los biovidrios.

“Si usamos el dióxido de silicio de la cáscara de arroz y sólo completamos lo que haga falta de la fórmula, tenemos una materia prima mucho más barata”. Así lo hizo y con temperaturas de entre 500 y 700 grados obtuvo 32 formulaciones, dos de las cuales, la 22 y la 27, fueron las de mejores resultados. Aunque aún faltan pruebas mecánicas y celulares por hacer, el material es prometedor. Si todo sale bien, el último paso serán las pruebas en animales, concluyó.

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