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Implantes inteligentes

La UPV, la UCM y el CIBER-BBN idean un nuevo sistema para aumentar la efectividad del tratamiento de infecciones y tumores óseos

[ 27/02/2017 ]
Implantes inteligentes

Un equipo integrado por investigadores de la Universitat Politècnica de València (UPV), la Universidad Complutense de Madrid (UCM) y el Centro de Investigación Biomédica en Red de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) ha diseñado y evaluado a nivel celular un nuevo material híbrido para la creación de implantes -scaffolds- inteligentes que abren la puerta a un tratamiento más eficiente de infecciones y tumores óseos.


La novedad principal del trabajo reside en la incorporación a este material, formado por una matriz mesoporosa de óxidos de silicio, calcio y fósforo, de puertas moleculares que permitirían la liberación controlada de las sustancias almacenadas dentro de los poros: fármacos antitumorales o antibióticos.


A este respecto, cabe señalar que una puerta molecular es un mecanismo cuya apertura está en función de determinados estímulos externos. En este caso concreto, los fármacos solo se liberarían en presencia de enzimas asociadas a un tumor o a una infección en los huesos.


Liberación específica solo cuando se detecte la presencia de enzimas tumorales o infecciosas


Según explican Ramón Martínez-Máñez, director del Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM-UPV) y director científico del CIBER-BBN, y María Vallet-Regí, directora del Grupo de Investigación de Biomateriales Inteligentes (GIBI-UCM) y jefa de grupo del CIBER-BBN, en la actualidad ya existen scaffolds que permiten la liberación lenta de un medicamento, pero esta se produce de forma automática e inespecífica.


"En este trabajo", señalan, "hemos desarrollado innovadores nanodispositivos basados en puertas moleculares de adenosina trifosfato (ATP) y e-poli-l-lisina, utilizando vidrio bioactivo mesoporoso, conocido por sus amplias propiedades osteorregenerativas y osteoinductivas, como soporte inorgánico".


"Los poros de este material", añaden, "están cargados con el fármaco en cuestión, y la entrada de los poros estaría bloqueada por la presencia de las puertas moleculares mencionadas. Estos nanodispositivos evitarían la liberación del fármaco de forma inespecífica. El fármaco o antibiótico solo se liberaría hacia la zona afectada cuando se detectara la presencia de enzimas asociadas a la existencia de un tumor o una infección". De esta forma, se reduciría el uso de fármacos indiscriminado, aumentando la eficiencia de los tratamientos.


Estímulos que abren las puertas moleculares


Por lo que se refiere al funcionamiento de las puertas moleculares, el director del IDM-UPV indica que la existencia de un tumor óseo puede llevar asociado un incremento en la expresión de fosfatasa alcalina, y que, ante la presencia de esta enzima, las puertas se abren para liberar el fármaco en cuestión. En el caso de infecciones en el tejido óseo, el estímulo que abre la puerta son las proteasas liberadas por las bacterias que infectan este tipo de materiales.


Eficacia demostrada en laboratorio


En los trabajos de laboratorio, los investigadores han demostrado la eficacia de los nanodispositivos aplicando, en concreto, doxorrubicina -citotóxico ampliamente utilizado en el campo médico- para el caso de los tumores; y levofloxacino, un antibiótico de amplio espectro, para las infecciones óseas.


"Este estudio", concluye Vallet-Regí, "abre la posibilidad de desarrollar nuevos biomateriales para las terapias contra infecciones óseas y el cáncer de hueso. Los resultados obtenidos hasta el momento en los cultivos celulares son muy prometedores, si bien quedan muchos pasos por dar. El siguiente sería la fabricación de dispositivos tridimensionales utilizando este material, y su validación en un modelo animal".


El trabajo de los investigadores de la UPV, la UCM y el CIBER-BBN, ha sido publicado por la revista Acta Biomaterialia.


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