Utilizando extractos naturales y el soporte de óxido de grafeno, investigadores de la Universidad de Concepción han dado con un material inteligente, que es capaz de detener hemorragias y activar la curación de heridas. Es una investigación que se extenderá por cuatro años y que entusiasma a sus creadores porque el producto es único. Esperan probar su eficacia y, también, que alguna institución, más adelante, se interese en producirlo en gran escala.
Por Loreto Vial. /Fotografías: Gino Zavala.
Detrás de un escritorio del cuarto piso del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Concepción, Katherina Fernández Elgueta está al teléfono y habla de difusión de los proyectos en que trabaja. Uno de ellos es “Desarrollo de aerogeles de óxido de grafeno reforzado con rendimiento hemostático”, financiado por Fondecyt, y que se adjudicó un monto que se eleva a casi 212 millones de pesos para los próximos cuatro años. Es un trabajo científico del área de la Biomedicina que pretende ser una oportunidad para controlar heridas de distinto origen y para curar el daño que ocasiona el sangrado profuso.
La ciencia en Chile no es fácil. Nuestro país invierte apenas 0,39 % de su PIB en investigación y desarrollo, una cifra bastante baja en comparación con el 2,4 % que promedia la OCDE. Además, casi dos tercios de la inversión provienen del Estado y sólo uno de privados, justamente lo contrario de lo que sucede en los países más avanzados. Por eso es destacable que investigadores de esta parte del mundo se atrevan a seguir sus impulsos, a creer en sus propuestas y a plantearse objetivos enfocados en mejorar las técnicas y la vida de las personas en general.
En eso cree la doctora Fernández, ingeniero químico de la Pontificia Universidad Católica de Chile, docente de la UdeC, quien hoy lidera junto a tres profesores y nueve alumnos, el proyecto de aerogeles, que pretende ser una alternativa para la aplicación biomédica. “Es una esponjita”, dice Katherina, para describir en términos sencillos el material que están desarrollando en el laboratorio, y que se traduce en horas de estudios, infinidad de pruebas y procesos.
Esta esponja pretende convertirse en un producto que sería capaz de controlar el sangramiento de heridas profusas y que podría ayudar al proceso de coagulación, lo que tendría múltiples aplicaciones para el tratamiento de heridas complejas en la medicina civil y militar. Es decir, esta investigación podría ser la clave para tratar lesiones en el que el sangrado es abundante, en que peligra la vida de los pacientes y donde los equipos médicos hacen todo para salvarla.
Una herida en una vena o arteria, dependiendo de su ubicación, puede provocar el deceso de una persona en cuestión de minutos, por lo que disponer de material médico que fortalezca la atención de los primeros auxilios y controle el sangrado es importantísimo.
El material desarrollado por los profesionales de la UdeC podría también extender sus beneficios hacia otro tipo de traumas, más cotidianos pero igual de complejos, como, por ejemplo, las heridas en pacientes diabéticos y otros enfermos crónicos cuyos diagnósticos tienen que ver con poca capacidad de cicatrización, tendencia a las lesiones dérmicas y las infecciones que derivan de éstas.
En esta investigación estaría la esperanza de mejorar la calidad de vida de miles de personas de nuestro país que deben lidiar con los efectos de enfermedades difíciles, de alto costo y que significan grandes esfuerzos del presupuesto de salud del Estado. En los últimos años, los enfermos de diabetes en Chile se han duplicado y según la última Encuesta Nacional de Salud (ENS), el 9,4 % de los adultos la padece. Estamos hablando de casi un millón y medio de personas que tiene una alta propensión a desarrollar heridas e infecciones, con un alto riesgo para su integridad y la evolución de su patología.
Por ello, Katherina Fernández cree que la potencialidad del proyecto es inmensa. Aparte de la versatilidad del material que han creado, hay un atributo muy interesante en él, y es que parte de su composición es de origen vegetal, sacado de materiales de desecho.
Pero ¿qué es lo que han creado estos investigadores? Se trata de un aerogel que tiene la apariencia de una esponja y que de acuerdo con su nivel de porosidad alcanza distintas densidades. Este compuesto tiene como base un derivado de un material químico bastante común, el grafeno, y, además, contiene extractos naturales obtenidos de distintas fuentes. Uno de estos extractos son los taninos, sustancias que producen la astringencia en el vino y que tienen variadas características positivas para la salud, entre ellas, ser antioxidantes y antibacterianas. Los investigadores de este proyecto utilizan la corteza de árboles que resultan como desechos de la industria forestal para obtener los taninos, los que combinan con el óxido de grafeno para la elaboración del aerogel.
La doctora Fernández dice que las pruebas en el laboratorio muestran que al aplicar este material sobre la sangre, sus componentes reaccionan con el pH y son capaces de absorberla mucho más rápido. Sin embargo, lo que esperan demostrar es que este aerogel, aparte de detener rápidamente los sangrados, impediría la proliferación de infecciones, gracias a propiedades que aportan sus componentes naturales al entrar en contacto con los tejidos afectados.
La facultativa señala que si bien el proyecto es reciente, son varios años de investigación que la llevaron a perfilar este último estudio. “Partí trabajando con elementos naturales, tratando de darles valor agregado, porque los extractos tienen muchos atributos capaces de reemplazar productos químicos tradicionales. Iniciamos una línea de extracción, purificación y estabilización. Y en esta última, derivé a la parte de las nanopartículas, que es una tecnología que está de moda, que tiene muchas propiedades de transporte biológico y transporte de fluidos, es decir, de entrar a las células y de llegar a un sitio de acción”, explica.
Sostiene que gracias al paso anterior surgió el proyecto actual de los aerogeles, donde comenzó a trabajar con nanopartículas basadas en el carbono, como los nanotubos de carbono, el grafeno y el óxido de grafeno. Éstas son utilizadas fundamentalmente en el campo de la electrónica, pero son requeridas en menor escala en la aplicación biomédica.
“El óxido de grafeno tiene un montón de propiedades que se pueden funcionalizar”, señala Katherina. En términos simples, con funcionalizar se refiere a que un material de escala nanométrica queda activado para reaccionar con otras sustancias, esto es, que queda ávida para sumarle cualquier otro producto químico. “Te da la posibilidad de producir materiales que respondan a un estímulo. En este caso, lo que creamos responde al pH de la sangre. Es decir, cuando se enfrentan a un cambio de pH ejercen un efecto sobre el tejido. El óxido de grafeno es el soporte y entremedio pusimos otras sustancias naturales para liberar sus propiedades sobre los tejidos. Al ver los primeros resultados nos dimos cuenta que había una oportunidad gigantesca de hacer muchos materiales”, explicó.
Comenta que la “esponja” puede tener diferentes propiedades, dependiendo del polímero (o macromoléculas) que contenga. “Estamos en la etapa de crear distintos materiales, que absorben mucha agua, que tienen una resistencia mecánica dura, que no se rompen y no se quiebran. Pero la principal aplicación del aerogel es la hemostática, que tiene que ver con la absorción de sangre en las heridas, y que a la vez reaccionen al pH de la sangre liberando los extractos. Los extractos tienen la función de cambiar la carga eléctrica que hay en el tejido herido, pues si tú aumentas la carga negativa sobre una herida, haces que la migración de ciertas células sea más rápida. Este material se pensó para ser utilizado en intervenciones quirúrgicas, para heridas militares y para cualquier situación en la que haya ocurrencia de un sangrado profuso. En el caso de las heridas crónicas, como las lesiones ulcerosas que cuestan sanar, se aprovechan las propiedades antibacterianas de los materiales y se utiliza un aerogel de una porosidad adecuada para permitir la difusión del oxígeno”.
Suena muy esperanzador; sin embargo, aunque los avances han sido positivos, queda mucho para que este proyecto vea la luz como producto terminado y comercializado.
“Falta bastante para que se comercialice y se haga masivo. Lo próximo que vamos a hacer es probarlo en ratas para validar su uso. Después de eso hay que pasar a otra etapa, que tiene que ver con las pruebas clínicas. En algún momento habría que probarlos en voluntarios. Eso es lo más difícil, al menos aquí en Concepción, porque las universidades no tienen hospitales para probas procedimientos. Este proyecto llega sólo hasta probar y comprobar la eficacia del parche en animales. Con esa evidencia en la mano podríamos tratar de ver si conseguimos apoyo fuera de la universidad, de alguna clínica o instituciones de diabéticos, para poder verificar su efectividad. Sin embargo, hasta ahora no está pensada validarlo con humanos, porque es complejo. Esperamos más adelante tener el lobby y el apoyo para poder evaluar y avanzar en eso”, sentenció Katherina.
Es alentador que el material funcione químicamente in vitro, es decir, con sangre extraída y en forma estática. Pero su idea es probar el aerogel en un instituto alemán donde se estudian superficies hemocompatibles, que simulan el flujo de la sangre y representan su velocidad en el cuerpo humano. Allí, en condiciones lo más parecidas a la realidad del cuerpo, se verá realmente la efectividad del material. Espera viajar a Europa durante todo el próximo año.
“Nosotros generamos el conocimiento, pero la idea es que los resultados de esta investigación se puedan transferir a alguna empresa que esté interesada en patentar nuestro aerogel. Queda mucho camino por recorrer, pero confiamos en que vamos a tener productos eficaces, porque los resultados hasta aquí han sido alentadores. El aerogel que desarrollamos es único en sus características. Obtenemos parte de su composición de materiales de desecho o de subproductos y estos extractos reemplazan a químicos que podrían ser más costosos. Al ser de bajo costo, su producción a escala será también mucho más barata y podrá competir con otras alternativas del mercado. Sé lo que hay desde el punto de vista técnico en materia de control de hemorragias y de tratamiento de heridas complejas y puedo decir que no hay otro producto como éste actualmente”, enfatiza Katherina Fernández.
El sueño de este grupo de investigadores es aportar un material a la Biomedicina que mejore los primeros auxilios, que contribuya el desarrollo de las cirugías y que aporte en el control de las hemorragias y heridas complejas. También que los pacientes de enfermedades crónicas, que sufren por las complicaciones de sus lesiones y por el costo de sus tratamientos, se vean beneficiados con el alcance de esta tecnología. Ellos ponen su talento, constancia y conocimiento, y esperan que las instituciones reconozcan el esfuerzo y logren traducir sus hallazgos en productos disponibles en el mercado.
Si todo va bien, el aerogel que se incuba hoy en la UdeC podría ver la luz para hacer más eficiente el trabajo médico que trata estos traumas y quizás transformarse en un infaltable del botiquín que ayude a más personas a sanar hasta las heridas más cotidianas.