Este articulo fue publicado originalmente en el Boletín de Ingeniería Informa de Univalle (lea el original)
Hay muchas razones por las que alguien puede necesitar que le sustituyan o refuercen un hueso, incluso desde accidentes de tráfico hasta cáncer.
El tamaño del mercado mundial de implantes ortopédicos se valoró en 48.000 millones de dólares estadounidenses en 2022 y se prevé que alcance alrededor de 72.080 millones de dólares estadounidenses en 2032, de acuerdo a un estudio del mercado de Precedence Research.
El profesor José Mina, vinculado al Grupo de Investigación de Materiales Compuestos (GMC) adscrito a la Escuela de Ingeniería de Materiales explicó que el quitosano (derivado de la quitina, procedente del caparazón de crustáceos) es un material que permite que el implante interactúe mejor con la matriz ósea extracelular para que ocurra el proceso de cicatrización mediante la regeneración tisular y el trasplante pueda ser incorporado de mejor manera al cuerpo humano.
“Podemos desarrollar un biomaterial susceptible de ser producido aquí en Colombia y llegar a ser competitivo, tanto técnica como económicamente”, dijo el profesor Mina.
La investigación
Carlos Hugo Vidal, encargado del Laboratorio de Materiales Metálicos de Univalle explicó que su proyecto de investigación de pregrado en Ingeniería de Materiales abarcó una parte de esta investigación macro; y planteó adicionalmente que en el departamento del Valle del Cauca, Colombia, el número de lesiones que involucran un trauma óseo es muy alto, originados principalmente en accidentes de tránsito y lesiones personales.
“Hasta hoy, estas lesiones óseas de gran tamaño han sido tratadas con implantes que pueden ser injertos autólogos, alogénicos o xenogénicas, algunos de los cuales requieren disponibilidad de un donante, una cirugía adicional que implicaría sobrecostos, morbilidad del sitio donante y/o complejidad del procedimiento”, dijo Vidal.
Para buscar una alternativa, el profesor José Mina, en conjunto con colaboradores de tres facultades de la Univalle, comenzaron a investigar la fabricación y caracterización de un injerto rígido basado en quitosano y ácido poliláctico PLA (un polímero bio-reabsorbible y compatible).
Después de elaborar el PLA funcionalizado con quitosano a través de un proceso de síntesis química, los investigadores hicieron un tratamiento con sales para crear poros en la estructura del implante, que permitieran espacios en la matriz para vascularización; es decir, la construcción de una red capaz de suministrar nutrientes a las células que se forma dentro del tejido óseo.
“En el mercado otros productos ya existen, pero hay algunas características que dan valor agregado a la formulación de nuestros biomateriales dado que se puede promover la vascularización”, dijo el profesor Mina.
En septiembre de 2023, la Superintendencia de Industria y Comercio otorgó una patente de invención titulada “Método Para Fabricar Una Composición De Injerto Rígido Tipo Bloque Como Sustituto Óseo A Partir De Ácido Poliláctico (PLA) Injertado En Los Grupos Hidroxilos Del Quitosano, E Injerto Rígido Tipo Bloque Obtenido”.
Héctor Fabio Zuluaga Corrales, profesor Emérito de la Universidad del Valle y Director del Capítulo Suroccidente de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales y un experto en la química de polímeros, explicó que el proyecto realizado tiene varios beneficios para la comunidad del suroccidente colombiano, incluida la posibilidad de remediar lesiones que se pueden asociar a la pérdida de hueso ocurridas en accidentes traumáticos, enfermedades y/o lesiones dentales.
“La importancia de la patente radica en la protección de la propiedad intelectual producida en la Universidad del Valle y las aplicaciones mencionadas”, manifestó el profesor Zuluaga.
Carlos Humberto Valencia Llano, docente y Vicedecano de Investigaciones de la Facultad de Salud de Univalle ayudó a desarrollar el concepto del proyecto y en la realización de pruebas biológicas.
“Como investigador del área clínica me satisface haber contribuido en el desarrollo de este proyecto debido a que el resultado va a beneficiar a muchas personas y es un aporte importante a la investigación biomédica que se realiza en la Universidad del Valle y en la región”, dijo el profesor Valencia.
El profesor Mina indicó que el proyecto está actualmente en un fase de pruebas en condiciones in vivo, usando biomodelos, con pruebas en pacientes humanos proyectadas en el futuro.
Un esfuerzo transdisciplinario
Los profesores Mina y Valencia explicaron que la transdisciplinariedad, es decir, unir colaboradores de diferente disciplinas y experticias, fue clave para llevar este proyecto hasta el punto de asegurar la patente.
El profesor Valencia afirmó que la patente fue un aporte importante, elaborada por una colaboración cercana entre las facultades de Salud, Ingeniería y Ciencias Naturales y Exactas de Univalle.
“La interdisciplinaridad permitió que desde el área de química se obtuvieron los materiales; desde la ingeniería se desarrollara el método para la fabricación del bloque polimérico y desde el área de salud se llevarán a cabo las evaluaciones biológicas”, dijo el profesor Valencia.
Ana María Valencia, una egresada de la Universidad del Valle del programa de Química y actualmente estudiante doctoral de Mississippi State University, quien estuvo a cargo de la extracción y caracterización del quitosano, aclaró que la patente fortalece el área biomédica.
“El éxito del proyecto fue la multidisciplinariedad, no fue una investigación enfocada solo en la parte química (síntesis y caracterización del material) como se está acostumbrado en química, sino que se buscó estar en constante apoyo con otras áreas como lo es la ingeniería de materiales y las ciencias biomédicas”, dijo Ana María Valencia.
Si le interesa contactar al investigador o conocer más sobre el proyecto, escriba a la Oficina de Comunicaciones Facultad de Ingeniería: comunicaingenieria(arroba)correounivalle.edu.co
Foto de la portada: El profesor José Mina de la Escuela de Ingeniería de Materiales Crédito: Archivo Laboratorio Materiales Poliméricos
