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Ingeniería y tecnología del medio ambiente

‘Andamios’ para fabricar tejidos biológicos con plumas de calamar

Un equipo de la Universidad del País Vasco ha desarrollado un biomaterial a partir de quitina, obtenida de las plumas de calamar, que puede ser aplicado en la construcción de estructuras para ingeniería de tejidos, en combinación con técnicas de impresión 3D.

Hidrogel de proteína reforzado con quitina de calamar. / Biomat

Partiendo de subproductos de la industria alimentaria ricos en quitina, y tras un tratamiento específico basado en los principios de la química verde, es posible obtener biomateriales que pueden ser procesados por técnicas empleadas actualmente por la industria. La quitina es el segundo polímero natural más abundante después de la celulosa y constituye el exoesqueleto de insectos, arácnidos y crustáceos, entre otros.

El grupo BIOMAT de la Universidad del País Vasco trabaja en la obtención de quitina a partir de fuentes alternativas. Las materias primas que utiliza el grupo son residuos de la industria conservera, a partir de las cuales esperan desarrollar un proceso optimizado de obtención de quitina y proteína, que podrán ser utilizadas en una amplia gama de aplicaciones, ya que poseen propiedades de gran interés, entre las que destacan su biocompatibilidad y biodegradabilidad. Además, se pueden obtener materiales en una gran variedad de formatos (polvo, pellet, film, hidrogel).

Asimismo, la quitina se puede utilizar como refuerzo en la obtención de hidrogeles para aplicaciones biomédicas basados en proteínas. Los hidrogeles son materiales porosos con alto contenido en agua, formados por entramados moleculares que les confieren gran elasticidad y resistencia, y que cumplen una serie de requisitos específicos relativos a biocompatibilidad, biodegradabilidad y citotoxicidad necesarios para las aplicaciones biomédicas. Precisamente, el grupo de investigación ha obtenido muy buenos resultados al usar quitina obtenida de las plumas de calamar como refuerzo en la fabricación de hidrogeles de proteína.

“Imagina un producto hecho de proteína, que sea muy ligero, muy resistente y en el que se adhieran y crezcan las células. Suena complicado, pero en los últimos años hemos investigado cómo desnaturalizar las proteínas para poder modificarlas en función de las propiedades requeridas para cada aplicación específica y, una vez renaturalizadas, siguen siendo biocompatibles y no generan rechazo”, subraya Pedro Guerrero, investigador del grupo BIOMAT.

El método consiste en depositar una capa de proteína termoplástica sobre otra de forma sucesiva hasta completar la estructura

Hidrogeles similares a los tejidos biológicos

“Uno de nuestros objetivos consiste en desarrollar nuevos materiales para formular hidrogeles similares a los tejidos biológicos, por tanto, estos hidrogeles deben tener unas propiedades específicas para poder interactuar con células o fármacos, por ejemplo", explica el investigador.

El grupo BIOMAT trabaja en el desarrollo de un nuevo material basado en proteína y quitina para fabricar ‘andamios’ innovadores y que este material sea, además, apto para la fabricación aditiva mediante tecnología Fused Deposition Modeling (FDM), bioimpresión por inyección y bioimpresión por extrusión.

"Existe la necesidad de desarrollar nuevos materiales para fabricar estructuras 3D, examinando no sólo las características del material sino también su viabilidad para emplearlo utilizando las técnicas industriales de diseño asistido por ordenador. El reto no está solo en la tecnología de las impresoras, sino también en los materiales que se utilizan para alimentar dichas impresoras", añade Guerrero.

Esta estrategia consiste en modular y controlar las propiedades químicas, físicas y biológicas bajo condiciones de reacción moderadas para fabricar ‘andamios’ para ingeniería de tejidos, depositando una capa de proteína termoplástica sobre otra de forma sucesiva hasta completar la estructura . Como ventaja de partida, los materiales basados en proteínas son biocompatibles y biodegradables y, por tanto, aptos para la ingeniería tisular.

Una vez obtenidos los materiales basados en proteínas, estos deben cumplir una serie de requerimientos para su utilización en ingeniería de tejidos: ser biocompatibles, mostrar una biodegradabilidad controlada, no ser citotóxicos, tener las propiedades mecánicas requeridas y poseer una porosidad y una morfología apropiadas para favorecer el crecimiento celular y el transporte de metabolitos, nutrientes y moléculas bioactivas. Los resultados de los análisis muestran la viabilidad de los materiales desarrollados para aplicaciones biomédicas.

Referencia bibliográfica

Tania Garrido, Alaitz Etxabide, Koro de la Caba,Pedro Guerrero. "Versatile soy protein films and hydrogels by the incorporation of b-chitin from squid pens (Loligo sp.)". Green Chem., 2017,19, 5923-5931 DOI: 10.1039/C7GC02982A

Fuente: UPV/EHU
Derechos: Creative Commons
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