“Si se impulsan en México las investigaciones en biomateriales e ingeniería de tejidos tendríamos la oportunidad de generar y crear en el futuro distintos tipos de órganos descelularizados en 3D, los cuales requiere un número considerable de personas que esperan un riñón, corazón, hígado o pulmón, porque no hay suficientes donadores”, acentúa María Cristina Piña Barba, experimentada científica del Instituto de Investigaciones en Materiales (IIM) de la UNAM.
Pionera en la investigación y aplicación de los biomateriales en México, Piña accede a conversar con Vértigo sobre esta especialidad de la bioingeniería donde destaca como innovadora y creadora de la asignatura de Biomateriales en la Facultad de Ciencias, el posgrado de Ciencia e Ingeniería en Materiales y, más tarde, en otros posgrados de la UNAM, como el de Ciencias Médicas Odontológicas y de la Salud.
Recuerda que hace cuatro décadas estaba sola en el campo de estudio de los biomateriales pero hoy “contamos con más investigadores biomédicos. Sin duda tenemos avances, talento y conocimiento, pero se necesita prestar más atención a esta área del conocimiento para estar en la primera línea mundial de la investigación. De lograrlo en unos años tendríamos —como otros países— impresoras 3D en hospitales que provean de tejido para los pacientes. Quizás, incluso, corazones”.
En principio la joven Piña Barba quería dedicarse a la Física en el área de Mecánica Cuántica. Por azar del destino un accidente obligó a su padre, el distinguido arqueólogo Román Piña Chan, a realizar todas sus actividades en una silla de ruedas. A raíz de esta situación la universitaria decidió analizar los múltiples usos y aplicaciones que la física tiene en la medicina. Desde ese día la investigadora se abrió paso en el campo de la medicina encaminada al desarrollo de biomateriales.
La doctora Piña Barba y su equipo de jóvenes investigadores elaboran andamios moleculares hechos de materiales como colágeno, hueso de bovino y biopolímeros para ayudar en la regeneración de huesos y tejidos del organismo humano. Estas pequeñas estructuras porosas son biomateriales de tercera generación que se insertan en algunas partes del cuerpo en las que se desarrollan de nuevo las células del paciente.
“Trabajamos y empleamos la combinación de células, métodos de ciencia e ingeniería de materiales, bioquímica y fisicoquímica para mejorar o reemplazar funciones biológicas”, comparte.
Premio Universidad Nacional 2019 en el área de innovación tecnológica y diseño industrial, dice que en la práctica la ingeniería de tejidos y la producción de biomateriales se relacionan con las aplicaciones de reparar o reemplazar, parcial o totalmente, hueso, cartílago, válvulas cardiacas y vejiga. También se ha probado en tráquea, hígado y corazón.
“Nuestros andamios ya se prueban experimentalmente en pacientes. Son materiales que están diseñados para estar en contacto con tejidos vivos, tomando en cuenta que sus propiedades superficiales son fundamentales para lograr una respuesta positiva”, comenta.
Por ello un biomaterial tiene que ser biocompatible (el organismo debe aceptarlo), estable químicamente (no tiene que degradarse con el paso del tiempo), resistente mecánicamente (no debe fracturarse) y no tóxico (no tiene que dañar otras partes del cuerpo).
“En los biomateriales de tercera generación se ha pasado de usar los inertes para suplir tejidos vivos, al diseño de materiales bioactivos y biodegradables para la reparación de tejidos. Así, se ha pasado de sustituir a reparar y ahora a regenerar tejidos vivos”, ahonda la doctora en Física.
Regenerar tejidos vivos
También manifiesta que el laboratorio emplea como biomateriales andamios en 3D acelulares de origen biológico, es decir, al órgano o tejido a reemplazar se le retiran todas las células para evitar el rechazo del paciente (descelularización). De esta manera se deja una matriz extracelular intacta (la estructura colagenosa del órgano, también llamada MEC). Posteriormente se le añaden células del área a regenerar del propio paciente. Una vez pasado el periodo de cultivo, ya con las células del paciente, estas crecen dentro del biomaterial y pueden introducirse al cuerpo en el área a regenerar. “Lo más sencillo es implantar directamente el andamio con los únicos requisitos de ser biocompatible, poroso, biodegradable o reabsorbible y con propiedades mecánicas mínimas”.
Esta tecnología, detalla la investigadora, se ha mejorado desde 1997 y posibilitó la creación en 2004 de la empresa Biocriss, dedicada a la fabricación de biomateriales. Con esta firma única en su tipo la investigación científica surgida del laboratorio de Piña Barba impacta al ámbito empresarial y se ha convertido en una realidad la transferencia de tecnología para preparar hueso descelularizado de bovino. Lo anterior permite generar al menos 13 empleos directos y cerca de 600 indirectos y alcanzó hasta el momento a más de 45 mil pacientes, implantados con productos de Biocriss en clínicas y hospitales de odontología, ortopedia y traumatología, entre otros.
Esta empresa lleva 15 años en el mercado mexicano debido a que la producción de sus implantes, hechos con biomateriales investigados en la UNAM, cumple con los más altos estándares internacionales, por lo que hoy se distribuyen en todo el país.
Sin descanso, Piña Barba y su equipo trabajan en conjunto con el Instituto Nacional de Rehabilitación (INR) y con el Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias (INER) en la realización de pruebas en cultivos celulares (en perros), donde han tenido éxito en repoblar un “andamio” de tráquea (tráquea descelularizada de cerdo).
También completan ensayos de compatibilidad con otros órganos donde ya ha tenido éxito la técnica de descelularización, como por ejemplo el intestino y el corazón. Por ello junto con el doctor David Garciadiego Cázares, del INR, se realizan ensayos in vitro para repoblar estos órganos con células madre provenientes de algunos pacientes.
Entregada en cuerpo y alma a su especialidad en 2016, en colaboración con otros colegas y estudiantes, participó en la formación de la Red de Biomateriales e Ingeniería de Órganos y Tejidos. Esta asociación la financian los propios científicos e incluye a integrantes de diferentes universidades públicas y privadas de casi todo el país.
A unas semanas de despedir 2020 la reconocida catedrática revela que el auge por los biomateriales y la ingeniería de órganos y tejidos se asocia a la obsesión contemporánea por prolongar la vida en las mejores condiciones de salud. “Deseamos vivir más y con mejor calidad de vida”.
Trasplantes en México 2020
A diciembre de 2020, 23 mil 116 personas esperan la donación de un órgano:
17 mil 42 de riñón.
Cinco mil 701 de córnea.
308 de hígado.
50 de corazón.
Seis de páncreas.
Tres de hígado-riñón.
Tres de pulmón.
Dos de riñón-páncreas.
Una de corazón-pulmón.
A diciembre 2020 se han reportado en el Sistema Informático del Registro Nacional de Trasplantes (SIRNT):
Mil 242 de córnea.
855 de riñón.
68 de hígado.
Nueve de corazón.
Tres de pulmón.
Uno de hígado riñón.
Total: dos mil 178
Fuente: Registro Nacional de Trasplantes