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En Cierta Ciencia, de la mano de la genetista Josefina Cano nos acercamos, cada quince días, al trabajo de muchos investigadores que están poniendo todo su empeño en desenredar la madeja de esa complejidad que nos ha convertido en los únicos animales que pueden y deben manejar a la naturaleza para beneficio mutuo. Hablamos de historias de la biología.

Un nuevo biomaterial venido de cáscaras de huevo.

biomateriales con cáscaras de huevo - Cierta Ciencia podcast - CienciaEs.com

De los desechos que en mayor abundancia salen a diario de las cocinas en todo el mundo están las cáscaras de los huevos. Una vez vaciado el contenido que usaremos en la elaboración de montones de recetas, las cáscaras van a dar a la basura. Y eso que están hechas enteramente de carbonato de calcio, una sustancia que es crucial para el mantenimiento de una buena salud ósea. Tanto que muchas personas las trituran, y usan el polvo obtenido como un suplemento natural para sus huesos. Una idea no muy buena pues existe el riesgo de que haya ocurrido contaminación con la Salmonella enteriditis, que si se la ingiere causa infección.

Hasta hace muy poco el potencial de las cáscaras de huevo para la salud humana había pasado sin pena ni gloria, algo que cambió cuando investigadores de la Universidad de Massachusetts (UM) pusieron su interés en el uso de un biomaterial que resulta cuando se las transforma en el laboratorio en un polvo que podrá ser utilizado, para ayudar a que los huesos se repongan de cualquier daño sufrido. Lo mismo que se hacía en las casas, con la diferencia de que no trae riesgos de contaminación y que no se usa de forma directa sino sometiéndolo a diversos procesos que lo convierten en un biomaterial con propiedades novedosas.

Gulden Camci-Unal, profesora asistente de ingeniería química en la UM y sus colaboradores informan que han realizado experimentos in vitro y en un modelo animal usando el biomaterial obtenido en forma de partículas microscópicas, algo que podrá ayudar al crecimiento de nuevo tejido óseo. El biomaterial, al estar formado por el componente ya existente en los huesos podrá ser aceptado con más facilidad por el cuerpo y ser usado para reparar huesos dañados por accidentes, defectos de nacimiento y otras enfermedades.

“Existe una enorme necesidad para desarrollar materiales nuevos y funcionales para reparar y regenerar los huesos dañados, dice Camci-Unal. En nuestro laboratorio nos gusta seguir enfoques no convencionales: miramos la naturaleza y tratamos de ver que nos puede servir de lo que ya existe”.

Cada año, en todo el mundo, se realizan millones de cirugías para trasplantar hueso. Las partes de hueso usadas pueden venir del propio paciente o de cadáveres al igual que de varios elementos sintéticos. Pero no todos los trasplantes son exitosos. A veces los injertos no pueden inducir la formación de nuevo hueso o lo que es peor, son rechazados por el cuerpo.

El método de Camci-Unal se basa en usar las cáscaras de huevo reducidas a partículas para reforzar un hidrogel, que es una red de polímeros que puede retener grandes cantidades de agua sin perder su estructura. Por su naturaleza los hidrogeles son blandos y escurridizos. Las cáscaras les ayudan a fortalecerse. El material obtenido sirve entonces como un andamio 3D para las células óseas.

Las propiedades físicas, químicas y biológicas de estos biomateriales les confieren estabilidad mecánica, flexibilidad y otras características que permitirán el desarrollo y maduración de los osteoblastos.

“Nuestro método es simple y resulta en grandes beneficios tanto para las ciencias biomédicas como para el medio ambiente. Usar cáscaras de nuevo es muy atractivo por su simplicidad. No es algo sintético que necesite arduo trabajo de ingeniería en el laboratorio. Está a la mano y casi siempre se descarta”, dice Camci-Unal.

El equipo de investigadores ya ha tenido buenos resultados tanto en pruebas de laboratorio como en implantes subcutáneos en modelos animales. Aún no se han ensayado los biomateriales en humanos. El paso siguiente será encontrar médicos que entiendan las necesidades de sus pacientes y se integren a la investigación. Los investigadores han solicitado una patente y siguen con el estudio realizando pruebas a nivel micro y nano con la idea de entender mejor el funcionamiento del modelo.

“Estamos tratando de entender mejor cuáles propiedades debemos mejorar aún más, para que su uso en humanos sea exitoso y preste la ayuda adecuada”.

Brian Amsden, profesor de ingeniería biomédica en la Universidad de Queens en Ontario, dice que él ha visto muchos intentos de investigadores para hacer hueso sintético usando varios materiales, aunque nunca cáscaras de nuevo. Existen injertos sintéticos basados en el sulfato de calcio o colágeno bovino, incluso coral, por eso lo de Camci-Umal lo sorprende.

“El método es de una capacidad de innovación muy particular. Las cáscaras de huevo son baratas y muy fáciles de obtener. Con seguridad tienen el potencial de mimetizar la composición de los huesos humanos mejor que los materiales no biológicos”.

Amsden dice que existe una enorme necesidad de materiales para realizar los injertos óseos. El material venido de los cadáveres es difícil de encontrar y el obtener hueso del propio paciente requiere realizar una operación invasiva para recogerlo. “Usted ya tiene un área con una herida, un daño, ahora necesita curar dos”, añade.

Camci-Unal tiene la esperanza de que un día el material pueda ser mezclado con las propias células del paciente para ser aplicado a los andamios 3D que facilitarán el crecimiento de un implante con la forma y el tamaño adecuados. Y como el implante ya tiene las células del paciente, la probabilidad de rechazo es considerablemente menor.

Los implantes podrán reparar huesos dañados por accidentes de automóviles, envejecimiento, cáncer o cualquier número de traumas o defectos de nacimiento. El material podrá ser usado para el crecimiento de nuevos tendones, cartílago, incluso dientes.

Existe una canción infantil que dice
“El puente está quebrado, con qué lo curaremos
con cáscaras de huevo…

Una buena metáfora, aunque el puente se cura con la ayuda de los ingenieros, los arquitectos y los obreros. Los huesos, gracias a la ciencia de los biomateriales echará mano de esas cáscaras, un gran logro que aliviará al planeta de un desecho considerable y volverá realidad miles de rehabilitaciones óseas tan necesarias y esperadas.

Eggshell particle-reinforced hydrogels for bone tissue engineering: an orthogonal approach.
Wu X, et al. Biomaterial Sciences, 2019

JOSEFINA CANO
PhD Genética Molecular

Más información en el Blog Cierta Ciencia

Obras de Josefina Cano:

Viaje al centro del cerebro. Historias para jóvenes de todas las edades (Amazon)

En Colombia en la Librería Panamericana y en Bogotá en la Librería Nacional

Viaje al centro del cerebro. Historias para jóvenes de todas las edades. (Planeta)


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