Natalia Terán Acuña, Ingeniería Química y estudiante investigadora de la Maestría en Ingeniería de Materiales de la UIS, encontró junto con su equipo de investigación una espuma que tiene propiedades similares a las de los huesos humanos.
Cuando éramos niños solíamos jugar a que éramos policías, bomberos, profesores y también médicos. Soñábamos con curar a las personas y ser reconocidos, incluso veíamos programas como “La doctora juguetes” con su icónica canción “hago un chequeo, hago un chequeo…”. Jugábamos a que curábamos a nuestros peluches y los hacíamos felices. Ahora, esos niños que crecieron y siguieron ese camino de la medicina estarán más esperanzados, ya que la tecnología y la biomédica han avanzado de manera exponencial. Por eso, te traemos en este artículo una iniciativa liderada por Natalia Terán Acuña y su equipo de investigación, donde se busca reforzar los huesos cuando estos se fracturan, reemplazando los implantes con un nuevo material. ¡Sigue leyendo y descubre de qué se trata!
Natalia Terán nació en la bella hija del sol: Barrancabermeja, y desde niña siempre sintió curiosidad por la ciencia, “me gustaba realizar experimentos en casa, leer, ver documentales, programas de ciencia y analizar lo que había a mi alrededor. Durante mi época en el colegio esta pasión fue creciendo al ver noticias de los avances y transformaciones que se lograban a partir de la biología y la química”, narra Natalia. Y, sin duda, un hecho que la marcó y la hizo tomar su decisión de estudiar ingeniería química fue el descubrir que habían clonado a una oveja llamada Dolly en el Reino Unido. “Todo esto me motivó a ser una buena estudiante e ingresar a una de las mejores universidades de Colombia, y en ella ya se amplió más la perspectiva porque pude tener acceso a laboratorios y tener más conocimiento”.
Es así como Natalia Terán, con el paso del tiempo, se empezó a interesar en la regeneración celular, ella quería que su próximo proyecto tratara sobre ello. ¿Y qué es la regeneración celular? Es cuando alguna parte de nuestro cuerpo se lastima, como cuando nos raspamos la rodilla, y nuestras células trabajan juntas para reparar el daño. Es como si fueran pequeños obreros que construyen de nuevo la parte que se rompió.
Entre búsqueda y búsqueda encontró la espuma de carbón vítreo reticulado, y lo más importante aquí era el componente medioambiental, pues quería aportar a la ciencia desde una perspectiva amigable con el planeta. Pero ¿cómo funciona esa espuma? ¿Con qué se come? Antes de seguirte contando más sobre esta historia es necesario saber qué es el carbón vítreo reticulado.
El carbón vítreo reticulado es un material muy interesante que se parece a una esponja de esas que conocemos, pero que en este caso está compuesta de carbono. Imagínate que tiene miles de huecos y espacios vacíos, lo que la hace muy ligera y porosa. Pero, a pesar de su ligereza, es altamente resistente al calor, lo que significa que puede soportar temperaturas realmente altas sin desmoronarse. Este material se fabrica tomando un plástico y calentándolo a altas temperaturas en un ambiente especial. Al hacerlo, ese plástico se convierte en carbono, pero no en un trozo sólido, sino en una red de filamentos de carbono, algo así como una telaraña muy densa.
¿Qué lo hace genial? Bueno, debido a su estructura, el carbón vítreo reticulado se usa en diferentes áreas, por ejemplo, para limpiar gases o líquidos de manera más eficiente gracias a su porosidad, o sea, gracias a sus huequitos. Otro uso es para las baterías, ya que este material es tan buen conductor que ayuda a mejorar el rendimiento de las baterías de litio que usamos en nuestros celulares. Además, algunos científicos usan esta espuma para fabricar sensores muy precisos que detectan sustancias químicas o cambios en el ambiente.
En resumen, es un material moderno que tiene diversidad de aplicaciones, desde hacer que nuestras baterías duren más, hasta ayudar en la ciencia. Ahora bien, ¿qué es lo que hace la profesora Natalia con esto? La respuesta es sencilla: elaborar injertos o sustitutos óseos a partir de esta espuma de carbón vítreo reticulado, teniendo como base cuidar el medio ambiente y la salud.
Por ejemplo, haz de cuenta que vas en tu bicicleta y la velocidad te gana o alguien te arrolla y te fracturas una pierna. Cuando llegas al doctor, te hacen una cirugía para “pegar” el hueso. Hoy en día esto lo hacen usando un tornillo de titanio. Después, con el paso del tiempo, te dicen que hay que sacar ese tornillo, porque tu pierna ya sanó y porque ese material tiene características diferentes a las de tus huesos.
Ese tornillo de titanio, por lo general, deben sacártelo, ya que “las células no se van a estimular, lo que hará que, a largo plazo, se debilite el hueso. Nuestros huesos son porosos por dentro, ya que por ahí atraviesan y circulan diferentes sustancias que nos ayudan a mineralizar nuestros huesos”, así lo explica Natalia Terán
¿Y alguna vez has escuchado de los biopolímeros? Bueno, lo mismo sucede con ellos. Según Natalia “muchos de los injertos que hemos escuchado, como los biopolímeros, no son biocompatibles, por eso cada vez que se busca un injerto, este debe ser biocompatible, es decir, que permita el crecimiento celular y que no genere una respuesta de inflamación o rechazo”.
Finalmente, lo que hace Natalia y su grupo de investigación es reemplazar esos materiales que se usan en implantes por uno nuevo que es compatible con nuestro cuerpo y que no hay que sacar posteriormente.
La espuma: la gran inciativa
Habiendo conocido qué es el carbón vítreo reticulado y qué le sucede a nuestro cuerpo cuando nos colocan implantes, te contaremos qué es lo innovador en el proyecto de Natalia. A pesar de que existen estudios previos donde usan estas espumas para analizar y mejorar la regeneración de tejido óseo, “estos parten de espumas comerciales que se hacen a partir de resinas fenólicas y no de resinas hechas a partir de un material renovable como la sacarosa”. Es decir, en vez de usar resinas que podrían generar algún tipo de contaminación, en este caso se usa una resina de sacarosa, o sea, azúcar de mesa. ¡Sí, el mismo azúcar que usas para endulzar el café por las mañanas!
La espuma de carbón vítreo reticulado es muy similar a nuestros huesos en cuanto a porosidad y morfología. La porosidad de nuestros huesos es vista gracias a la técnica SEM (Scanning Electron Microscope), que significa Microscopio Electrónico de Barrido, y gracias a esto Natalia y su equipo se dieron cuenta de esta gran similitud. Así mismo, esta espuma es totalmente diferente al carbón, es brillante y parece una espuma metálica, ya que antes ha pasado por un proceso llamado ‘transición vítrea’, es por ello por lo que se ve vidrioso (como dice en su nombre).
Algunas de las buenas características que tiene esta espuma de carbón vítreo es que no produce respuestas inflamatorias y su estructura rígida hace que las células tengan el suficiente estímulo para empezar a regenerarse dentro del mismo hueso.
El lado que no conoces
¿Te has preguntado cómo se obtiene el carbón vítreo actualmente? Pues bien, este se obtiene de una resina que “tiene un alto grado de toxicidad”, según la profesora Natalia. Y es que la resina que se usa para fabricar espumas tiene algunos impactos negativos, tanto en la salud como en el medio ambiente. De acuerdo con la OSHA (Occupational Safety and Health Administration), esta resina usada en altas concentraciones puede causar irritación en ojos, nariz y garganta, además de problemas respiratorios.
Por otra parte, y según la EPA (Environmental Protection Agency), la fabricación de estas resinas puede generar emisiones que contaminan el aire. Además, estas tardan mucho tiempo en descomponerse en la naturaleza, lo que puede contribuir a la contaminación del suelo y del agua. “Lo que se quiere es mitigar el uso de compuestos derivados del petróleo, es decir, no renovables como el fenol. Además de evitar que se usen materiales tóxicos para las personas y el ambiente”, explica la profe Natalia.
Entonces, ¿cómo hacen Natalia y su equipo para producir la esponja de carbón vítreo reticulado? Aquí te mostramos un poco cómo es el proceso para obtener la espuma de carbón vítreo reticulado:
Según Natalia, se puede decir que “la espuma como tal está desarrollada, sin embargo, la idea de su uso es que sea la base del implante, es decir, hace parte de un implante final al que llamamos ‘composite’, que es un material compuesto de varias fases. Por ello, se sigue trabajando e investigando para lograr un objetivo más completo”.
¿Y qué inspira a la profe Natalia? “A mí me inspira la ciencia y el logro, el ver cómo algo tan coloquial como el azúcar de mesa que consumimos en algo como un postre, puede transformarse en otro material con características tan diferentes y que, además, va a ser útil para contribuir a solucionar problemas, como el mejoramiento de la salud y la mitigación del impacto ambiental. Me inspira es saber y comprobar que, en manos de cada uno de nosotros, hay capacidad de transformación, capacidad de ayudar, capacidad de mejorar las condiciones y los entornos actuales”.
La meta
Volvamos al ejemplo del principio, donde vas en tu bicicleta y tienes un accidente que hace que te fractures la pierna. ¿Cómo te ayudaría la espuma de carbón vítreo reticulado? La idea es que te pongan un soporte de esta espuma que hará que tus células tengan un estímulo físico y empiecen a crecer en tu hueso para poder reconstruirlo. Esto reemplazaría los implantes de titanio, y demás materiales, que no serán compatibles con tu cuerpo a largo plazo, los cuales debilitarían tus células y estas, a su vez, al hueso. En este proyecto se usa la biomilimétrica, es decir, se crean materiales que se mimetizan y que son muy parecidos a lo que ya hay en la naturaleza. Estos se parecen morfológicamente y en sus propiedades mecánicas, donde las celulas dirán “aquí sí puedo crecer”.
Natalia Terán Acuña y su equipo han hecho un gran avance en la medicina regenerativa. Su espuma de carbón vítreo reticulado elaborada con resina de sacarosa, inspirada en la misma naturaleza de nuestros huesos, promete revolucionar la forma en que tratamos las fracturas.
Esta innovación no solo es efectiva para estimular la regeneración ósea, sino que también es más amigable con el medio ambiente gracias al uso de biomoléculas como la sacarosa. Imagina un futuro donde las fracturas se reparan de manera más rápida y natural, sin la necesidad de implantes metálicos. El trabajo de Natalia nos acerca cada vez más a esa realidad. Es un claro ejemplo de cómo la ciencia y la naturaleza pueden unirse para mejorar nuestras vidas.
Entrevistada: Natalia Terán Acuña.
Ingeniera Química, docente cátedra de las Unidades Tecnológicas de Santander. Docente del colegio integrado Yarima.
Escrito por: Jenny Karina Bayona Gómez.
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