Los plásticos exploran nuevos territorios

Los medios suelen crear bastantes expexctativs alrededor de la revolución digital y las consiguientes innovaciones de la medicina conectada. Si bien las aplicaciones resultantes de tales innovaciones contribuyen significativamente a la comodidad del paciente, no siempre son tan revolucionarias como puede parecer. Aunque menos espectacular, otra revolución se está gestando en los laboratorios de las universidades e industrias farmacéuticas. El objetivo es lograr un mayor grado de individualización de los tratamientos adaptándolos a las necesidades específicas de cada paciente.

Nervios de plástico

La medicina moderna ha conseguido alargar significativamente la esperanza de vida. Aunque actualmente somos capaces de prolongar, con mayor o menor éxito, las funciones vitales del cuerpo humano, el área de investigación donde los desafíos son mayores es en la ingeniería de tejidos, en especial de ligamentos y tendones.  
Las primeras prótesis de tendón poliméricas aparecieron en la década de los ochenta. Eran eficaces, pero, con el paso del tiempo, perdían resistencia al desgaste y el paciente acababa requiriendo una segunda intervención quirúrgica. Hoy, la investigación médica sigue atentamente las investigaciones realizadas por los fabricantes de polímeros. Despiertan gran interés, por ejemplo, los poloxámeros, copolímeros del tipo poli(óxido de etileno-b-óxido de propileno-b-óxido de etileno) que, trenzados con PLA, podrían hacer posible el diseño de tendones artificiales perfectamente elásticos y teóricamente resistentes al desgaste.

Algunos lo ven como un paso más hacia el transhumanismo, la polémica disciplina que aspira a convertir los seres humanos en inmortales. Queda un largo camino por recorrer, pero la ciencia, incluida la ciencia de los materiales, no deja de avanzar. Un equipo de la Universidad de Stanford (Estados Unidos) afirma haber desarrollado un nuevo polímero increíblemente elástico capaz de alargarse hasta alcanzar tres veces su longitud inicial sin romperse. Este elastómero autorreparable se dilata y contrae por acción de estímulos eléctricos.

Aunque los ligamentos artificiales de tipo elastomérico existen desde hace tiempo, ahora los laboratorios de investigación están tratando de crear músculos artificiales basados en las propiedades de los polímeros.

La medicina muscular sigue atentamente los avances realizados por este laboratorio porque tal material podría en un futuro sustituir tejido muscular. Los investigadores han revelado que este nuevo polímero debe sus propiedades a la reticulación, un proceso químico que consiste en la unión de cadenas moleculares entre ellas formando una red tridimensional. Se sabe también que el polímero base se ha enriquecido con iones metálicos para hacerlo sensible a los campos eléctricos. Entre las posibles aplicaciones del material se incluyen, obviamente, la sustitución parcial de músculos, e incluso la posibilidad de diseñar piel artificial. Esta última aplicación haría posible que los usuarios de prótesis recuperaran el sentido del tacto mediante la conexión de dicha piel con el sistema nervioso en la zona del muñón.

Nanotecnologías: las posibles aplicaciones son casi infinitas

Un nanomaterial es un material formado al azar o artificialmente que contiene partículas libres, tanto en forma agregada como aglomerada, un 50 % de las cuales tienen una dimensión exterior de entre 1 nm y 100 nm. Las nanotecnologías aplicadas a los polímeros en el contexto de la medicina están abriendo el camino hacia tratamientos mucho menos invasivos, más selectivos y cada vez más personalizados.  

Durante los últimos veinte años, el mundo de la medicina ha tratado de individualizar los tratamientos para hacerlos más eficaces. El objetivo es proporcionar el principio activo en una cantidad adecuada y solo allí donde se necesita. El tratamiento del cáncer es un claro ejemplo de ello. Los laboratorios actualmente buscan desarrollar tratamientos que solo ataquen a las células enfermas sin destruir las células sanas. Este es un desafío crucial porque los tratamientos de quimioterapia habitualmente se inyectan por vía intravenosa y se diseminan por todo el organismo, debilitando también las células sanas.

Queda todavía mucho por recorrer, pero el camino a seguir está cada vez más claro. En Francia, un equipo de científicos ha desarrollado recientemente un nuevo polímero biodegradable basado en polímeros de vinilo cuyo proceso de fabricación por ahora es confidencial. Sin embargo, sabemos que han logrado crear un enlace covalente (un enlace en el que dos átomos comparten electrones) entre la gemcitabina, una molécula que actúa frente a varios tipos de cáncer, y un polímero. Si bien los polímeros son excelentes vehículos para transportar el fármaco, el desafío es encontrar la forma de liberar el fármaco en el momento oportuno y hacer que llegue hasta las células diana.

Todo apunta a que el futuro de la medicina estará vinculado a la nanotecnología. Un laboratorio de Singapur ha diseñado unas nanopartículas basadas en PET capaces de actuar de forma selectiva contra las células enfermas.

En el Instituto de Bioingeniería y Nanotecnología de Singapur, han desarrollado un polímero biodegradable capaz de actuar frente a infecciones fúngicas de tipo estafilococo. Estas nanopartículas, basadas en tereftalato de polietileno (PET), han sido modificadas para que las células infectadas las atraigan como imanes. Las primeras publicaciones por parte de este laboratorio no han revelado mucha más información…

Investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad Johns Hopkins, en Estados Unidos, están tratando de encontrar un mecanismo para luchar contra el cáncer cerebral incurable. Administrar un fármaco en este órgano no es fácil puesto que consiste en parte en un líquido notablemente viscoso que impide que las «moléculas que curan» puedan llegar hasta la zona afectada. Para solucionar este problema, los investigadores han recubierto las moléculas de fármaco con nanopartículas de polietilenglicol, un polímero atóxico cuyas propiedades son bien conocidas. Este polímero actúa como lubricante, de modo que las moléculas de fármaco pueden deslizarse mejor. Esta tecnología necesita seguir desarrollándose ya que, según los investigadores, si se aumenta ligeramente el tamaño de las nanopartículas sus propiedades de deslizamiento mejorarían.

Los polímeros extienden la alfombra roja

La sangre es un bien cada vez más preciado, especialmente porque los donantes son cada vez más escasos. La creación de sangre artificial podría ser la solución a este problema. ¿Es tan solo una quimera? Un laboratorio de Carolina del Norte, en Estados Unidos, está trabajando en ello y los primeros resultados parecen bastante concluyentes.
En realidad, no han creado sangre sino glóbulos rojos, las células encargadas de transportar el oxígeno hasta los órganos y el dióxido de carbono hasta los pulmones. Para crear estos glóbulos rojos sintéticos han utilizado un molde de fluoropolímero elastomérico en el que se han moldeado las células hechas de hidrogel polimérico. ¿Cuál en concreto? Los científicos simplemente lo denominan «prepolímero». Inyectadas en ratones, las células de hidrogel han demostrado poseer una eficacia real y una resistencia muy buena. Además, su flexibilidad les permite circular por todo tipo de vasos sanguíneos. Este descubrimiento no solo podría hacer que la fabricación de sangre artificial sea una realidad en el futuro, sino que también podría proporcionar el fármaco, o por lo menos el recubrimiento del fármaco, capaz de llevar el principio activo (la molécula utilizada para curar) hasta zonas del cuerpo a las que habitualmente no es fácil acceder.

Mediante la creación de glóbulos rojos artificiales basados en un hidrogel polimérico, un laboratorio de investigación norteamericano está allanando el camino hacia el desarrollo de sangre sintética.

Robots médicos, polímeros diseñados para hacer los tratamientos más llevaderos

La robotización es otro de los ámbitos de interés para los investigadores médicos. No se trata de brazos quirúrgicos sino de otro tipo de robots más pequeños y blandos que, una vez introducidos en el organismo, pueden proporcionar mejores tratamientos para el paciente o reducir la carga de estos. Tal es el caso de los pacientes diabéticos, por ejemplo, que deben inyectarse insulina periódicamente.  

Los investigadores del MIT han desarrollado un nanorrobot que transporta una aguja hecha de insulina liofilizada. Para los millones de diabéticos que hay en el mundo, este podría significar el fin del calvario de las inyecciones diarias.

En el MIT han creado una cápsula del tamaño de un arándano hecha de un polímero biodegradable. La cápsula contiene una microaguja de insulina liofilizada. La dificultad estaba en encontrar la manera de inyectar el tratamiento en el momento adecuado. Para ello, los investigadores acoplaron a la cápsula un capuchón hecho con un pequeño cubo de azúcar que se deshace en cuanto llega al estómago.

Al llegar a su destino, la cápsula libera la aguja de insulina que, a su vez, punzará la mucosa gástrica.
Simple y eficaz... La cápsula se digiere a continuación de forma natural. El único problema es que el coste de esta cápsula es mucho más elevado que el de las plumas de insulina.

Los robots blandos, habitualmente basados en elastómeros o silicona, están en el centro de numerosas investigaciones médicas en todo el mundo. (Vea nuestro archivo sobre robots). Investigadores del Instituto Max Planck, en Alemania, han desarrollado recientemente un pequeño robot blando con un tamaño de tan sólo 4 mm que se controla a distancia mediante unos sensores magnéticos. Este pequeño robot oruga, una vez engullido o insertado bajo la piel, puede viajar a través del sistema digestivo o urinario, la cavidad abdominal o incluso la superficie del corazón para depositar el medicamento en el lugar adecuado. La originalidad de este robot reside sobre todo en su extrema movilidad y su capacidad de amoldarse para salvar cualquier obstáculo. Se ha ensayado ya en un estómago sintético y... ¡ha superado airoso esta carrera de obstáculos!

¿Serán estos los primeros pasos hacia la medicina del futuro? Probablemente sí, puesto que otras tecnologías tales como la impresión 3D también están evolucionando de tal modo que, en un futuro no muy lejano, podrían fabricarse las prótesis y los robots en el propio hospital según las necesidades de los pacientes. Algunos laboratorios se están centrando también en la hibridación de materiales para tratar de combinar materiales sintéticos como los polímeros con células madre con el fin de fabricar, por ejemplo, nuevos órganos. ¿Nos acerca esto a la utopía de un hombre biónico? Tal vez, aunque de momento el objetivo es proporcionar una atención mejorada ofreciendo tratamientos personalizados. Lograr este objetivo significaría un importante avance en sí mismo.