{"id":166426,"date":"2024-07-19T15:19:43","date_gmt":"2024-07-19T21:19:43","guid":{"rendered":"https:\/\/tecscience.tec.mx\/es\/?post_type=divulgacion-ciencia&p=166426"},"modified":"2025-02-18T21:23:35","modified_gmt":"2025-02-19T03:23:35","slug":"biomateriales","status":"publish","type":"divulgacion-ciencia","link":"https:\/\/tecscience.tec.mx\/es\/divulgacion-ciencia\/biomateriales\/","title":{"rendered":"Biomateriales revolucionan tratamiento a enfermedades cr\u00f3nicas"},"content":{"rendered":"\n

Por Sergio Antonio Ayala Mar<\/a> y Jos\u00e9 Guillermo Gonz\u00e1lez Valdez<\/a><\/p>\n\n\n\n

Los avances en el campo de los biomateriales est\u00e1n transformando el tratamiento de enfermedades cr\u00f3nicas como la diabetes, adem\u00e1s de enfermedades cardiovasculares y el c\u00e1ncer y con ello cambiando nuestra perspectiva del envejecimiento.<\/p>\n\n\n\n

Piensa en un puente que conecta la biolog\u00eda y la ingenier\u00eda. Los biomateriales se desarrollan utilizando principios de ingenier\u00eda para resolver problemas biol\u00f3gicos. La biolog\u00eda proporciona el contexto y las necesidades espec\u00edficas del cuerpo humano, mientras que la ingenier\u00eda aporta las herramientas y t\u00e9cnicas para crear soluciones innovadoras. <\/p>\n\n\n\n

\u00bfC\u00f3mo estos materiales y sus dise\u00f1os cambiar\u00e1n la forma en la que tratamos las enfermedades?<\/p>\n\n\n\n

Avance en biomateriales  <\/h2>\n\n\n\n

Los biomateriales son sustancias utilizadas en medicina para interactuar con el cuerpo humano de manera segura y efectiva.  Pueden ser naturales, como el col\u00e1geno o la seda, o sint\u00e9ticos, como ciertos tipos de pl\u00e1sticos o metales. Todos con la posibilidad de utilizarse en implantes, pr\u00f3tesis y dispositivos m\u00e9dicos. <\/p>\n\n\n\n

Su principal caracter\u00edstica es la biocompatibilidad, es decir,  no provocan una reacci\u00f3n adversa significativa. Incluso se investigan aquellos capaces de liberar medicamentos o degradarse despu\u00e9s de cumplir su funci\u00f3n, mejorando as\u00ed los tratamientos m\u00e9dicos y la calidad de vida de los pacientes.<\/p>\n\n\n\n

La investigaci\u00f3n y el desarrollo de biomateriales, dise\u00f1ados espec\u00edficamente para interactuar con el cuerpo humano y otros sistemas biol\u00f3gicos, se ha incrementado en las \u00faltimas d\u00e9cadas.<\/p>\n\n\n\n

Esta tendencia se ha impulsado por avances en nanotecnolog\u00eda, biotecnolog\u00eda e ingenier\u00eda de tejidos<\/strong>, convirtiendo a los biomateriales en herramientas fundamentales para la innovaci\u00f3n m\u00e9dica.<\/p>\n\n\n\n

Hoy en d\u00eda, las aplicaciones se han expandido considerablemente para incluir dispositivos m\u00e9dicos avanzados, sistemas de liberaci\u00f3n de f\u00e1rmacos, pr\u00f3tesis personalizadas y terapias regenerativas.<\/p>\n\n\n\n

Seg\u00fan datos recientes del Observatorio Mundial de la Salud de la OMS, la esperanza de vida global ha aumentado a un promedio de 73 a\u00f1os (1). Este aumento en la longevidad est\u00e1 asociado a un incremento en enfermedades cr\u00f3nicas, como las enfermedades cardiovasculares, la diabetes y el c\u00e1ncer, que afecta la calidad de vida de millones de personas en todo el mundo (2).<\/p>\n\n\n\n

El envejecimiento de la poblaci\u00f3n y el consiguiente aumento en enfermedades cr\u00f3nicas son retos importantes que resaltan la necesidad de la innovaci\u00f3n m\u00e9dica. El desarrollo de tecnolog\u00eda m\u00e9dica es una oportunidad para abordar estos desaf\u00edos, ofreciendo oportunidades de innovaci\u00f3n en la prevenci\u00f3n, el diagn\u00f3stico, y el tratamiento (3,4).<\/p>\n\n\n\n

Hidrogeles y exosomas<\/h2>\n\n\n\n

En este contexto, se llev\u00f3 a cabo el 12th World Biomaterials Congress<\/a><\/em> (12\u00b0 Congreso Mundial de Biomateriales), en Daegu, Corea del Sur, evento en el que los biomateriales se presentaron como una soluci\u00f3n complementaria para responder a las necesidades m\u00e9dicas actuales y abrir nuevas fronteras en la medicina.<\/p>\n\n\n\n

Este evento, que se celebra cada cuatro a\u00f1os, convoca a investigadores e iniciativa privada para presentar y debatir los \u00faltimos avances en el campo. En 2024, Corea del Sur \u2014que aspira a convertirse en l\u00edder mundial en innovaci\u00f3n m\u00e9dica\u2014 fue el anfitri\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

En esta edici\u00f3n, investigadores de la Escuela de Ingenier\u00eda y Ciencias del Tecnol\u00f3gico de Monterrey<\/a>, en colaboraci\u00f3n con investigadores del Departamento de Ingenier\u00eda Biom\u00e9dica de la Universidad de Illinois en Chicago (UIC), presentamos un trabajo sobre hidrogeles biodegradables para la liberaci\u00f3n controlada de exosomas <\/strong>(5).<\/p>\n\n\n\n

Los exosomas, peque\u00f1as part\u00edculas o ves\u00edculas producidas por todas las c\u00e9lulas del cuerpo, son reconocidos como nanomateriales naturales debido a su tama\u00f1o nanom\u00e9trico y origen celular (6). Estas ves\u00edculas tienen la funci\u00f3n de transportar mol\u00e9culas de una c\u00e9lula a otra, lo que los convierte en veh\u00edculos ideales para generar nuevas estrategias terap\u00e9uticas.<\/p>\n\n\n\n

Las terapias basadas en exosomas utilizan estos transportadores para llevar tratamientos directamente a las c\u00e9lulas enfermas, lo que mejora la eficacia y reduce los efectos secundarios (7).<\/p>\n\n\n\n

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En la comunicaci\u00f3n celular, mediante ves\u00edculas extracelulares, los exosomas permiten el intercambio entre las c\u00e9lulas, transportando informaci\u00f3n y produciendo cambios en la funci\u00f3n celular. <\/em>Ilustraci\u00f3n: Sergio Ayala<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Sin embargo, garantizar que los exosomas lleguen de manera eficiente y espec\u00edfica a los sitios deseados, con el fin de maximizar su efectividad, contin\u00faa siendo un desaf\u00edo significativo (8).<\/p>\n\n\n\n

La investigaci\u00f3n presentada representa los primeros pasos en el desarrollo de un m\u00e9todo que permita que las terapias basadas en exosomas sean entregadas en un sitio espec\u00edfico durante un tiempo determinado.<\/p>\n\n\n\n

De esta manera, los hidrogeles emergen como una alternativa atractiva para alcanzar nuestro objetivo. Estos materiales, ya sean naturales o sint\u00e9ticos, forman una red tridimensional de mol\u00e9culas que retiene agua sin disolverse completamente, lo que los hace especialmente adecuados para la liberaci\u00f3n controlada de tratamientos (9).  <\/p>\n\n\n\n

Adem\u00e1s, los hidrogeles tienen la capacidad de imitar las propiedades del tejido blando humano, actuando como estructuras de soporte para el crecimiento de c\u00e9lulas en la ingenier\u00eda de tejidos, y pueden utilizarse como ap\u00f3sitos o parches para mantener las heridas h\u00famedas y protegidas (10).<\/p>\n\n\n\n

Estos materiales poseen la versatilidad de ser inyectados o implantados directamente en el lugar deseado del cuerpo, ya sea en la piel o en internamente. Asimismo, cuando se incorporan mol\u00e9culas terap\u00e9uticas durante su formulaci\u00f3n, \u00e9stas pueden ser liberadas de manera controlada (10).<\/p>\n\n\n\n

El proceso ocurre a medida que el hidrogel absorbe agua y la red tridimensional de mol\u00e9culas que conforman se degrada, proporcionando una liberaci\u00f3n controlada de los agentes terap\u00e9uticos en el sitio de administraci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

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Los exosomas, que encapsulan diversas mol\u00e9culas, se encuentra en varios fluidos biol\u00f3gicos. Su estudio tiene potencial para el descubrimiento de biomarcadores. Adem\u00e1s, se explotan como nano particulas para transporter f\u00e1rmacos<\/em>. Ilustraci\u00f3n: Sergio Ayala<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Controlar los exosomas<\/h2>\n\n\n\n

La investigaci\u00f3n se centra en la incorporaci\u00f3n de exosomas en hidrogeles compuestos por alginato oxidado y metacrilado (OMA)<\/strong>, biomaterial desarrollado por nuestros colaboradores en UIC (11,12).<\/p>\n\n\n\n

El alginato, un pol\u00edmero natural derivado de las algas, es modificado qu\u00edmicamente a trav\u00e9s de procesos de oxidaci\u00f3n y metacrilaci\u00f3n, lo que permite su fotopolimerizaci\u00f3n con luz ultravioleta (13).<\/p>\n\n\n\n

La fotopolimerizaci\u00f3n ofrece control preciso, rapidez y eficiencia en la producci\u00f3n de hidrogeles. Adem\u00e1s, ajustando el grado de oxidaci\u00f3n del alginato, podemos manipular la tasa de degradaci\u00f3n del hidrogel (14). Esto facilita la liberaci\u00f3n de f\u00e1rmacos de manera r\u00e1pida o sostenida, dependiendo de las necesidades cl\u00ednicas espec\u00edficas.<\/p>\n\n\n\n

La investigaci\u00f3n aprovecha el potencial del alginato oxidado y metacrilado (OMA) para dise\u00f1ar hidrogeles de forma eficiente y con propiedades personalizables (5,15). Un alto grado de oxidaci\u00f3n del alginato provoca una degradaci\u00f3n m\u00e1s r\u00e1pida, facilitando una liberaci\u00f3n r\u00e1pida de exosomas. Por el contrario, un menor grado de oxidaci\u00f3n resulta en una degradaci\u00f3n m\u00e1s lenta, permitiendo una liberaci\u00f3n sostenida de exosomas.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Este enfoque permite una liberaci\u00f3n a un ritmo preciso y ofrece la posibilidad de adaptar las formulaciones a las necesidades espec\u00edficas de cada paciente.<\/p>\n\n\n\n

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Los hidrogeles act\u00faan como matrices que encapsulan los exosomas, permitiendo una liberaci\u00f3n gradual y dirigida. Esta estrategia mejora la eficacia de los exosomas y permite una mayor precisi\u00f3n en la entrega de mol\u00e9culas terp\u00e9uticas a tejidos espec\u00edficos.<\/em> Ilustraci\u00f3n: Sergio Ayala<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Esta versatilidad es relevante si consideramos que estudios recientes han demostrado que estas t\u00e9cnicas mejoran eficacia en diversos contextos cl\u00ednicos (16).<\/p>\n\n\n\n

En enfermedades cardiovasculares, estos hidrogeles tienen el potencial de reparar tejidos card\u00edacos da\u00f1ados despu\u00e9s de un infarto, liberando exosomas que estimulan la regeneraci\u00f3n celular (17,18).<\/p>\n\n\n\n

En el tratamiento de heridas cr\u00f3nicas en pacientes con diabetes, estos hidrogeles act\u00faan como parches que fomentan una recuperaci\u00f3n r\u00e1pida de la piel (19). Adem\u00e1s, en el tratamiento del c\u00e1ncer, pueden implantarse cerca de tumores para liberar exosomas que transporten agentes antitumorales directamente a las c\u00e9lulas cancer\u00edgenas, aumentando la eficacia del tratamiento y reduciendo los efectos secundarios (20).<\/p>\n\n\n\n

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Las aplicaciones diagn\u00f3sticas y terap\u00e9uticas de las ves\u00edculas extracelulares incluyen la terapia dirigida y la inmunoterapia. <\/em>Ilustraci\u00f3n: Sergio Ayala<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Convergencia en biomateriales<\/h2>\n\n\n\n

En medicina regenerativa, los biomateriales est\u00e1n dise\u00f1ados para simular la estructura de soporte de las c\u00e9lulas en los tejidos. Durante el congreso, se presentaron avances tecnol\u00f3gicos que facilitan la generaci\u00f3n de modelos de \u00f3rganos que son \u00fatiles para estudiar c\u00f3mo se desarrollan las enfermedades y probar nuevos tratamientos (21).<\/p>\n\n\n\n

En cardiolog\u00eda, los biomateriales son fundamentales en procedimientos m\u00ednimamente invasivos(22). <\/strong>Actualmente, se est\u00e1 trabajando en materiales avanzados para la personalizaci\u00f3n de implantes card\u00edacos que se adaptan a las caracter\u00edsticas anat\u00f3micas y funcionales de cada paciente (23).<\/p>\n\n\n\n

En el sector de la tecnolog\u00eda m\u00e9dica port\u00e1til, se destac\u00f3 el uso de nuevos materiales para desarrollar biosensores (24,25). Estos dispositivos plantean identificar y medir diversas mol\u00e9culas directamente en el cuerpo humano, permitiendo un seguimiento constante y preciso de par\u00e1metros de salud en tiempo real (26,27).<\/p>\n\n\n\n

En el campo de la medicina de precisi\u00f3n, se destacaron los nanotransportadores dise\u00f1ados para la terapia contra el c\u00e1ncer (28). Estos transportadores est\u00e1n dise\u00f1ados para reconocer y unirse a c\u00e9lulas espec\u00edficas, prometiendo incrementar la eficacia y reducir los efectos secundarios de terapias personalizadas (29). Adem\u00e1s, se discuti\u00f3 la adaptaci\u00f3n de nanomateriales para la producci\u00f3n de vacunas en regiones con recursos limitados, mejorando el acceso a intervenciones preventivas (30).<\/p>\n\n\n\n

El futuro de la medicina est\u00e1 ligado al desarrollo de biomateriales avanzados. La investigaci\u00f3n y desarrollo en este campo no solo puede mejorar las terapias actuales, sino que tambi\u00e9n abre nuevas fronteras para la creaci\u00f3n de estrategias que pueden transformar la atenci\u00f3n m\u00e9dica.<\/p>\n\n\n\n

.<\/p>\n\n\n\n

Referencias <\/h4>\n\n\n\n
    \n
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    .<\/p>\n\n\n\n

    Autores<\/h4>\n\n\n\n

    Sergio Antonio Ayala Mar<\/strong> es m\u00e9dico cirujano y doctor en biotecnolog\u00eda. Actualmente, es investigador especializado en biotecnolog\u00eda m\u00e9dica en la Escuela de Ingenier\u00eda y Ciencias del Tecnol\u00f3gico de Monterrey, Campus Monterrey. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores (SNI) nivel I. Su investigaci\u00f3n se enfoca en el desarrollo de soluciones diagn\u00f3sticas y terap\u00e9uticas utilizando tecnolog\u00edas emergentes, incluyendo el desarrollo de microdispositivos y biomateriales avanzados, as\u00ed como el estudio de exosomas como biomarcadores y nanotransportadores. Es autor de 9 art\u00edculos cient\u00edficos (\u00edndice h:7).<\/p>\n\n\n\n

    Jos\u00e9 Guillermo Gonz\u00e1lez Valdez<\/strong> es Director de Vinculaci\u00f3n y Desarrollo del Tecnol\u00f3gico de Monterrey. Es co-l\u00edder del Grupo de Investigaci\u00f3n de Bioingenieria Molecular y de Sistemas de la Escuela de Ingenier\u00eda y Ciencias, Campus Monterrey. Pertenece al Sistema Nacional de Investigadores (SNI) nivel II y es autor de m\u00e1s de 70 art\u00edculos cient\u00edficos (\u00edndice h:19).<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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