/ lunes 23 de octubre de 2017

Ingenieros UAQ desarrollan nanomaterial que reemplaza con éxito al tejido óseo

Un material cerámico poroso a base de hidroxiapatitasintética, que puede ser implantado en el tejido óseo dañado ofaltante, es el producto obtenido por docentes y estudiantes delárea de Nanotecnología de la Facultad de Ingeniería (FI), con elcual será posible regenerar el tejido óseo de manera natural, yaque este material permite el flujo de nutrientes y célulasnecesarias para llevar a cabo tal proceso.

El Dr. Rodrigo Rafael Velázquez Castillo, profesor investigadorde la Universidad Autónoma de Querétaro (UAQ), explicó que eltejido óseo es un biomaterial compuesto por una parte orgánica:fibras de colágeno y otras proteínas; y una inorgánica: fosfatoe hidróxido de calcio cristalino, es decir, la hidroxiapatita(HAp). Este tejido puede verse afectado por accidentes o porpatologías tales como la osteoporosis o la osteomielitis.

Precisó que la obtención del material compuesto para reemplazoóseo tiene dos fases. La primera es la producción de nanofibrasde hidroxiapatita a través del método de síntesis hidrotermalasistida por microondas, con el cual se ha logrado la elaboraciónde una mayor cantidad de material en un tiempo corto y con una altapureza incluso mayor a la de otros métodos como el sol-gel.

La hidroxiapatita tiene una estequiometría de 10 átomos decalcio, seis grupos fosfato y dos grupos hidroxilo, un aspectofundamental a considerar en el momento de elaborar la mezcla dereacción para sintetizarla. Además, se le dan las condicionespara que dichas nanofibras tengan un crecimiento cristalinopreferencial y una dirección seleccionada a la cual se hacencrecer; también tiene una alta resistencia mecánica, la cual seaplica al material cerámico poroso que después se elabora conestas fibras.

El procedimiento para la elaboración de la hidroxiapatitaconsiste en la mezcla de nitrato de calcio, fosfato de potasio ehidróxido de potasio o de sodio en una solución acuosa dentro detubos de cuarzo; posteriormente, los recipientes son llevados alinterior de un horno de microondas para obtener las nanofibras.Éstas llegan a medir entre 60 y 80 nanómetros de diámetro,similares a las que se generan de manera natural en el tejidoóseo.

La segunda fase se enfoca en la implementación del métodogelcasting modificado, con el fin de generar el material cerámicocon la porosidad adecuada para permitir la incursión vascular y elflujo de nutrientes, proteínas, minerales y demás sustanciasnecesarias para efectuar con normalidad el proceso de regeneracióndel tejido y, por lo tanto, el restablecimiento natural del hueso.Finalmente, a esta cerámica porosa se le adiciona la faseorgánica compuesta de colágeno o grenetina, para la formación deun biomaterial compuesto.

Con éxito, los investigadores de la UAQ han generado HAptotalmente biocompatible, similar en cuanto a forma, tamaño ycomposición química a la HAp natural y, además, con propiedadesmecánicas adecuadas como elasticidad, resistencia a la compresióny flexibilidad, con el propósito de que este material no creerechazo en el huésped y que el tejido óseo siga sus funciones desoporte mientras se regenera de forma natural.

Cuando este material se implanta en el tejido óseo las célulaslo reconocen como algo natural en el cuerpo y no se genera rechazo;ya lo hemos comprobado con la biocompatibilidad, señaló.

En este proyecto colaboran los doctores: Eric Rivera Muñoz,Rufino Nava Mendoza, Karen Esquivel Escalante, Eduardo ElizaldePeña, Luis Escamilla Perea, Miguel Apatiga Castro y AlejandroManzano Ramírez. También intervienen estudiantes de Licenciaturay Maestría en Nanotecnología de la UAQ, de la UniversidadNacional Autónoma de México (UNAM) y la Universidad Autónoma deBaja California (UABC).

El Dr. Rodrigo Rafael Velázquez Castillo encabezó el proyectotitulado Obtención de un biomaterial compuesto orgánicoinorgánico con porosidad controlada para su aplicación enmedicina, el cual tuvo financiamiento por parte del Fondo SectorialSalud 2013.

Un material cerámico poroso a base de hidroxiapatitasintética, que puede ser implantado en el tejido óseo dañado ofaltante, es el producto obtenido por docentes y estudiantes delárea de Nanotecnología de la Facultad de Ingeniería (FI), con elcual será posible regenerar el tejido óseo de manera natural, yaque este material permite el flujo de nutrientes y célulasnecesarias para llevar a cabo tal proceso.

El Dr. Rodrigo Rafael Velázquez Castillo, profesor investigadorde la Universidad Autónoma de Querétaro (UAQ), explicó que eltejido óseo es un biomaterial compuesto por una parte orgánica:fibras de colágeno y otras proteínas; y una inorgánica: fosfatoe hidróxido de calcio cristalino, es decir, la hidroxiapatita(HAp). Este tejido puede verse afectado por accidentes o porpatologías tales como la osteoporosis o la osteomielitis.

Precisó que la obtención del material compuesto para reemplazoóseo tiene dos fases. La primera es la producción de nanofibrasde hidroxiapatita a través del método de síntesis hidrotermalasistida por microondas, con el cual se ha logrado la elaboraciónde una mayor cantidad de material en un tiempo corto y con una altapureza incluso mayor a la de otros métodos como el sol-gel.

La hidroxiapatita tiene una estequiometría de 10 átomos decalcio, seis grupos fosfato y dos grupos hidroxilo, un aspectofundamental a considerar en el momento de elaborar la mezcla dereacción para sintetizarla. Además, se le dan las condicionespara que dichas nanofibras tengan un crecimiento cristalinopreferencial y una dirección seleccionada a la cual se hacencrecer; también tiene una alta resistencia mecánica, la cual seaplica al material cerámico poroso que después se elabora conestas fibras.

El procedimiento para la elaboración de la hidroxiapatitaconsiste en la mezcla de nitrato de calcio, fosfato de potasio ehidróxido de potasio o de sodio en una solución acuosa dentro detubos de cuarzo; posteriormente, los recipientes son llevados alinterior de un horno de microondas para obtener las nanofibras.Éstas llegan a medir entre 60 y 80 nanómetros de diámetro,similares a las que se generan de manera natural en el tejidoóseo.

La segunda fase se enfoca en la implementación del métodogelcasting modificado, con el fin de generar el material cerámicocon la porosidad adecuada para permitir la incursión vascular y elflujo de nutrientes, proteínas, minerales y demás sustanciasnecesarias para efectuar con normalidad el proceso de regeneracióndel tejido y, por lo tanto, el restablecimiento natural del hueso.Finalmente, a esta cerámica porosa se le adiciona la faseorgánica compuesta de colágeno o grenetina, para la formación deun biomaterial compuesto.

Con éxito, los investigadores de la UAQ han generado HAptotalmente biocompatible, similar en cuanto a forma, tamaño ycomposición química a la HAp natural y, además, con propiedadesmecánicas adecuadas como elasticidad, resistencia a la compresióny flexibilidad, con el propósito de que este material no creerechazo en el huésped y que el tejido óseo siga sus funciones desoporte mientras se regenera de forma natural.

Cuando este material se implanta en el tejido óseo las célulaslo reconocen como algo natural en el cuerpo y no se genera rechazo;ya lo hemos comprobado con la biocompatibilidad, señaló.

En este proyecto colaboran los doctores: Eric Rivera Muñoz,Rufino Nava Mendoza, Karen Esquivel Escalante, Eduardo ElizaldePeña, Luis Escamilla Perea, Miguel Apatiga Castro y AlejandroManzano Ramírez. También intervienen estudiantes de Licenciaturay Maestría en Nanotecnología de la UAQ, de la UniversidadNacional Autónoma de México (UNAM) y la Universidad Autónoma deBaja California (UABC).

El Dr. Rodrigo Rafael Velázquez Castillo encabezó el proyectotitulado Obtención de un biomaterial compuesto orgánicoinorgánico con porosidad controlada para su aplicación enmedicina, el cual tuvo financiamiento por parte del Fondo SectorialSalud 2013.

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