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El desarrollo de andamios de nanofibras de colágeno por parte de científicos del Instituto Politécnico Nacional (IPN) abre nuevas perspectivas en la creación de piel artificial personalizada, una alternativa que podría transformar el tratamiento de lesiones cutáneas complejas como el pie diabético y las quemaduras graves.
Esta innovación, que ya cuenta con la patente número 397919 otorgada por el Instituto Mexicano para la Propiedad Industrial (IMPI), se basa en la construcción de matrices extracelulares que imitan la estructura natural de la piel humana, permitiendo el crecimiento y propagación de células cutáneas.
La piel, el órgano más extenso del cuerpo humano, cumple funciones esenciales: actúa como barrera frente a agentes externos, regula la temperatura, mantiene el equilibrio de fluidos y sirve como órgano sensorial.
Cuando sufre daños severos, los tratamientos convencionales suelen recurrir a injertos autólogos, es decir, trasplantes de piel del propio paciente.
Sin embargo, la disponibilidad limitada de zonas donantes y las diferencias en las características de la epidermis según la región corporal dificultan la obtención de resultados óptimos. Ante este desafío, el equipo del IPN diseñó una tecnología capaz de generar piel a la medida de cada paciente, utilizando andamios de nanofibras biopoliméricas.
El camino que recorrieron para obtener resultados
El doctor Eduardo San Martín Martínez, investigador nivel III en el Sistema Nacional de Investigadoras e Investigadores (SNII), explicó que estos andamios representan una opción viable para tratar heridas que, como las del pie diabético, no pueden regenerarse debido a la debilidad del sistema inmune, lo que frecuentemente conduce a amputaciones.
“Específicamente los andamios de nanofibras biopoliméricas podrán generar nueva piel y representarán una alternativa viable para tratar el pie diabético, porque ese tipo de heridas no se puede regenerar debido a que el sistema inmune está muy debilitado, por lo que el problema en la mayoría de los casos es motivo de amputaciones”, afirmó San Martín Martínez al portal del IPN.
El origen de este proyecto se remonta a 2013, cuando, tras una estancia sabática en Bélgica, San Martín Martínez se interesó por el potencial de las nanofibras.
La curiosidad inicial se transformó en un proyecto de investigación cuando, en una de sus clases, el estudiante Josué Jiménez Vázquez manifestó su interés en fabricar estos materiales. Ante la falta de equipos especializados en el Politécnico, el grupo construyó un generador artesanal de nanofibras utilizando componentes reciclados, como un transformador de líneas de un televisor antiguo y bombas de jeringa hospitalarias.
El proceso de fabricación de las nanofibras se basa en el electrohilado, que consiste en aplicar un alto voltaje —entre cinco mil y treinta mil voltios— a una solución de colágeno y biopolímeros como la policaprolactona (PCL).
La obtención de una estructura similar a la matriz extracelular natural requiere un control preciso del flujo de electrohilado, la concentración de polímeros, el voltaje y la distancia entre electrodos, así como la formación de enlaces cruzados (crosslink) que otorgan alineación, tamaño y porosidad adecuados para el crecimiento celular.
El doctor San Martín Martínez subrayó la complejidad de este proceso, que exige un monitoreo constante y ajustes continuos hasta lograr la similitud deseada con la MEC natural. “Así empezamos a generar las primeras nanofibras que fueron muy rudimentarias, pero Josué las fue afinando poco a poco y con este proyecto obtuvo el grado de Maestro en Ciencias”, relató el investigador al portal del IPN.
La validación de la tecnología incluyó pruebas in vitro, en las que los andamios se colocaron en placas de Petri y se sembraron líneas celulares de fibroblastos y queratinocitos. Con el tiempo, las células crecieron y formaron un sustituto de piel del tamaño del andamio. Según el reporte científico, tras dieciséis días se logró el crecimiento in vitro de 10 centímetros cúbicos de piel. Una vez completado el proceso, el propio organismo puede metabolizar y absorber la matriz nanométrica, permitiendo la integración de la nueva piel.
Estos resultados alentadores llevaron al equipo a iniciar estudios in vivo en ratones, añadiendo factores de crecimiento a los andamios. Observaron que la piel de los animales se renovaba con mayor rapidez, lo que incrementa las expectativas de éxito en aplicaciones clínicas. El doctor San Martín Martínez manifestó su intención de colaborar con hospitales para aplicar esta terapia en pacientes con pie diabético cuando los ensayos lo permitan.
Actualmente, el equipo profundiza en el estudio de factores de crecimiento para incorporarlos a los andamios y reducir el tiempo de regeneración cutánea. Además, exploran la integración de nanofármacos en los andamios, que se aplican en apósitos para tratar enfermedades como diabetes, hipertensión y ansiedad, con el objetivo de evitar los efectos secundarios asociados a los tratamientos orales.
