Método para cambiar material biomédico

Método para cambiar material biomédico
Por Patricia López en la Gaceta de la UNAM Núm. 4, 586

Con la idea de evitar las infecciones que muchos pacientes adquieren al insertárseles sondas, válvulas o cualquier material implantable en su cuerpo, Franklin David Muñoz Muñoz desarrolló, durante su estudio de doctorado en la UNAM, una metodología con el objetivo de modificar o funcionalizar materiales de uso biomédico como el poliuretano.

Para ello, utilizó radiación de alta energía, de tal manera que sus paráme­tros de biocompatibilidad y citotoxicidad se alteraran de forma negativa. Un punto específico era incluir funcionalidades que permitieran interaccionar con un antibiótico para, posteriormente, lograr una liberación controlada, en especial sobre los sitios de implante.

Con la tutoría de Emilio Bucio Carri­llo, investigador del Instituto de Ciencias Nucleares, Muñoz Muñoz, químico colom­biano (quien cursó maestría y doctorado en Ciencias Químicas en esta casa de estu­dios) mejoró un poliuretano comercial, de marca registrada Tecoflex®, al modificar su estructura interna para conferirle sen­sibilidad a estímulos como temperatura y pH.

Por este desarrollo, ya patentado, ganó la edición 2013 del Premio IIM-UNAM a la Mejor Tesis Doctoral en el Área de Ciencia e Ingeniería de Materiales, que desde hace 18 años otorga el Instituto de Investiga­ciones en Materiales de esta Universidad.

El trabajo se realizó en el Laboratorio de Macromoléculas del Departamento de Química de Radiaciones y Radioquímica del Instituto de Ciencias Nucleares, en colaboración con el Departamento de Farmacia y Tecnología Farmacéutica de la Facultad de Farmacia de la Universidad Santiago de Compostela, de España.

Situación frecuente

Frecuentemente, los polímeros conven­cionales con los que están hechos varios dispositivos de uso biomédico se relacio­nan con la generación de infecciones en pacientes durante un proceso quirúrgico, una estancia hospitalaria y otros espacios, pues son colonizados con facilidad por bacterias presentes en ese medio, como Staphylococcus aureus, que como la mayo­ría, tienen la capacidad de poblar de manera rápida la superficie de los materiales y for­mar biocapas o biopelículas, mecanismos que las hace impermeables a la acción de los antibióticos.

Esto conduce a un problema de salud pública que abarca no sólo los altos niveles de mortalidad y morbilidad, sino también el incremento de los costos del tratamien­to (debido al reemplazo inmediato del dispositivo infectado) y de la estancia hos­pitalaria, así como la necesidad de una nueva administración de antibióticos con un aumento en sus dosis, explicó Muñoz en entrevista.

Irradiar para modificar la estructura

Para modificar e incorporar nuevas funcio­nalidades en el poliuretano comercial, ese material fue sometido al irradiador Gam­mabeam 651-PT del Instituto de Ciencias Nucleares. Con ese proceso se promovieron reacciones de injerto y entrecruzamiento para formar sistemas de redes interpene­trantes con respuesta dual a los cambios de temperatura y pH en medios fisiológicos.

Las modificaciones fueron optimiza­das para maximizar la interacción entre el material y los fármacos, como la vancomicina (antibiótico usado para combatir bacterias gran-positivas); con ello se logra liberar la sustancia de manera controlada y localizada específicamente en los sitios de inserción. Con este método se pudo inhibir el crecimiento bacteriano sobre ca­téteres y láminas del material propuesto.

“Escogimos Tecoflex® por sus ventajas frente a otros polímeros en aplicaciones biomédicas, como son su alta biocompatibilidad y baja toxicidad, para comprobar que un uso adecuado de la radiación gam­ma sirve como herramienta para dotar de nuevas y múltiples funciones espe­cializadas a estos materiales, sin alterar negativamente sus parámetros.

“Además, hemos avanzado en la meta de reinsertar el uso en aplicaciones biomé­dicas, de otros polímeros que actualmente son descartados por su susceptibilidad a la colonización bacteriana, como son el polipropileno y el polietile­no”, detalló.

Las infecciones bacterianas se adquieren con frecuencia en procesos quirúrgicos, posoperatorios o por una asepsia inadecuada sobre las puntas del implante expuesto al medio, lo que implica un riesgo para los pacientes que necesitan convivir a diario con esta clase de dispositivos. “Con estos nuevos materiales buscamos que un sistema implantable, como un catéter, extienda su vida útil después del proceso de inserción y así atravesar con éxito las primeras 24 horas de aplicación, periodo de alta vulnerabilidad”, precisó.

Con el nuevo insumo, en las primeras horas de uso los dispositivos empiezan a liberar las sustancias bioactivas, para evitar la colonización durante el proceso quirúrgico.

Tras la irradiación, el material fue modificado con componentes quími­cos sensibles a estímulos, que liberan o absorben sustancias farmacológicas en respuesta a las condiciones del medio. “Fue optimizado para que según los valores de temperatura o pH del pacien­te la sustancia sea liberada de forma local en el organismo, al migrar desde su superficie. Por otro lado, el uso de radiación implica que otros precursores e iniciadores de reacción, considerados contaminantes en muchos materiales diseñados para aplicaciones biomédicas, sea omitido”, concluyó.

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