Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales
Program 2004
Sustitutivos de tejidos: de los biomateriales a la Ingeniería Tisular
Resumen de la conferencia por:

María Antonia Lizarbe Iracheta
Licenciada con grado en Ciencias Químicas (especialidad Bioquímica). Doctora en Ciencias Químicas por la Universidad Complutense de Madrid con Premio Extraordinario. Catedrática de Bioquímica y Biología Molecular de la Universidad Complutense de Madrid. Académica correspondiente de la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales desde 2000. Ha desarrollado su actividad investigadora en el Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la Facultad de Química y en el Instituto Max Planck de Bioquímica de Munich. Su trabajo de investigación se ha centrado en el estudio de las relaciones estructura-función de proteínas, en la biología de la matriz extracelular y, en el campo de los biomateriales, en el análisis de la biocompatibilidad de biomateriales de diversa naturaleza
 
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resumen

Los antecedentes documentales sobre la utilización de materiales en Medicina se remontan al uso de ciertos metales y otros productos naturales en el antiguo Egipto y durante las civilizaciones clásicas griega y romana. En Europa, en el siglo XVI, el oro y la plata se emplearon en reparaciones dentales y, posteriormente, el hierro para la inmovilización de fracturas óseas. A lo largo del siglo XIX se desarrollaron diversas aleaciones con mejores propiedades mecánicas y más resistentes a la corrosión. La investigación sistemática sobre los materiales tolerables por el organismo se impulsó después de la segunda Guerra Mundial, por la necesidad de rehabilitar a los inválidos de guerra. Actualmente, el elevado número de accidentes y ciertas enfermedades continúan influyendo tanto en la práctica de la medicina como en el desarrollo de áreas de investigación centradas en la búsqueda de nuevos materiales para la sustitución de órganos dañados o para el diseño de sistemas extracorporales.

El desarrollo de nuevos materiales y sistemas utilizados en medicina ha sido vertiginoso, discurriendo en paralelo no sólo con los avances logrados en clínica sino también en otros campos como: la investigación sobre las propiedades físico-químicas y/o mecánicas de los materiales, el conocimiento de los procesos biológicos desencadenados como consecuencia del contacto del material con la materia viva o, por ejemplo, el diseño de prótesis con propiedades biomecánicas determinadas. Todo ello hace necesaria la integración de numerosas disciplinas para comprender el sistema biológico y su respuesta. La investigación en biomateriales, su diseño, manufactura y utilización deben ser considerados un desafío interdisciplinario en el que están implicados, entre otros, químicos, biólogos, físicos, matemáticos, ingenieros y médicos.

¿Qué es un biomaterial? Se denomina biomaterial a aquellos productos empleados para reproducir la función de tejidos vivos en los sistemas biológicos, que son temporal o permanentemente implantados en el cuerpo, que tratan de restaurar el defecto existente y, en algún caso, conseguir la regeneración tisular. El biomaterial en contacto con tejidos vivos no debe producir en ellos ningún tipo de alteración, lo que limita las materias primas con las que se puede abordar su diseño. A pesar de ello existe una gran diversidad de biomateriales, entre ellos metales, cerámicas, vidrios, acero y otras aleaciones, polímeros sintéticos de múltiples clases, polímeros naturales y tejidos biológicos modificados. Junto a esta diversidad estructural existe otra funcional, ya que los biomateriales utilizados en cirugía cardiovascular son diferentes de los que se aplican en cirugía ortopédica, odontológica u oftalmológica y, a su vez, son distintos de los utilizados como suturas biodegradables o soportes de medicamentos.

Cualquier biomaterial debe cumplir unos requisitos generales que se engloban en el concepto de biocompatibilidad: tolerancia y bioestabilidad a corto o largo tiempo. Además, deben poseer unas propiedades mecánicas y químicas específicas que aseguren la función para la cual se diseñan. Esta viabilidad funcional es crítica y está relacionada con la capacidad del material para desempeñar su papel, quedando garantizada a largo plazo la función del órgano o tejido donde se implanta. Para asegurar el éxito de un nuevo biomaterial se requiere que éste supere una serie ensayos que preceden a las pruebas clínicas: simulaciones biomecánicas, modelos in vitro, ensayos toxicológicos y de biocompatibilidad, e implantación en animales de experimentación.

En los tejidos, las células están embebidas en la matriz extracelular. Por ello se ha considerado el empleo de células sembradas sobre moléculas integrantes de esta matriz para asegurar un medio ambiente adecuado para el correcto funcionamiento celular y tisular. En ello se fundamenta la Ingeniería Tisular, área científica interdisciplinar, que para reparar, reemplazar, mantener o mejorar la función particular de un órgano o tejido crea un entorno extracelular en el que se incorporan células. En este caso se pretende prevenir la respuesta inmunológica (inflamación y/o rechazo) y diseñar sustratos particulares que soporten la supervivencia, desarrollo y diferenciación celular, lo que potencialmente incrementaría la calidad del tejido a trasplantar.