Un equipo multidisciplinar de expertos formados por investigadores del Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea ‘La Mayora’ (IHSM-UMA-CSIC), en Málaga, y del Instituto Italiano de Tecnología (IIT) ha fabricado un apósito que regenera las células de la piel dañadas por heridas. La tirita está elaborada a partir de una proteína, la queratina, extraída de restos de lana desechadas que, junto con otros compuestos, se crea en una jeringuilla mediante electrohilado, similar a una impresora 3D. Con este apósito, los expertos han realizado pruebas in vitro sobre células de la piel humana y han demostrado su capacidad para curar zonas dañadas .

Muestra de la gasa a partir de desechos de queratina extraídas de lana.

Para obtener este tejido, los expertos han combinado esta proteína de origen natural con polivinilpirrolidona (PVP), un compuesto químico empleado en productos cosméticos y en la industria farmacéutica. El resultado es un conjunto de fibras nanométricas, resistentes al agua y biodegradables que se puede emplear como gasa. Además, durante el proceso de formación de este compuesto sólo se han empleado procedimientos químicos sostenibles.

A todo ello se le suma, como recoge el estudio titulado ‘From fabric to tissue: Recovered wool keratin/polyvinylpyrrolidone biocomposite fibers as artificial scaffold platform’ y publicado en la revista Materials Science and Engineering, que tras estudios in vitro realizados en células epidérmicas humanas, este nuevo material aumenta la regeneración de los fibroblastos, es decir, de las células de la piel. Además, contribuye a la consolidación de andamios celulares (conocidos en el ámbito científico como scaffolds) que regeneren este tipo de tejidos.

Química verde

La queratina es una proteína fibrosa rica en azufre, responsable de la dureza del cabello o las uñas en los seres humanos y de los cuernos, las pezuñas, el pico y las plumas en animales.

Por su parte, la polivinilpirrolidona, comúnmente llamada polividona o povidona, se utiliza en productos de cuidado personal, como champús y cremas dentales, en pinturas y adhesivos que deben ser humedecidos, como sellos y sobres. Mezclada con yodo forma povidona yodada se emplea para tratar heridas por sus propiedades antioxidantes.

Giulia Suarato. Smart Materials. Foto: Gabriel Berretta – ISTITUTO ITALIANO DI TECNOLOGIA

El objetivo de este estudio consiste en dar una nueva ‘vida útil’ a una materia prima catalogada como desecho y que carece de otras aplicaciones. Para ello, se basan en la bioeconomía circular, donde se reutilizan restos de materiales siguiendo en todo momento procesos respetuosos con el medio ambiente. “La mezcla de ambos componentes se hace aplicando química verde, es decir, disolventes sostenibles y en este caso concreto en una base de agua. Se trata de evitar así compuestos químicos que puedan resultar perjudiciales para el entorno”, explica a la Fundación Descubre el investigador del Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea ‘La Mayora’ (IHSM-UMA-CSIC) José Alejandro Heredia, coautor de este trabajo.

Para ello, han empleado una técnica denominada electrohilado, que consiste en diluir ambos compuestos en agua e introducir la mezcla en una jeringuilla a la que se le aplica un voltaje, esto es, un campo eléctrico. De esta forma, la disolución, que adquiere un tono blanquecino, sale a presión y directamente forma la estructura de la tirita, como las impresoras 3D. “Esta composición final es compacta y ya no contiene agua porque se ha evaporado en el trascurso del proceso, permitiendo así una unión más fuerte de las microfibras”, apunta Heredia.

Durante el proceso investigador, los expertos comprobaron que después de mezclar la queratina con la povidona, la composición se iba disolviendo al entrar en contacto con un medio similar al agua, en este caso sangre. “En un primer momento observamos que si la tirita se aplicaba sobre una herida abierta, el agua que contiene la sangre contribuía a su degradación. Por esta razón modificamos químicamente la fibra para hacerla más resistente a la humedad y la degradación en contacto con la dermis”, detalla el investigador de La Mayora, responsable de determinar qué reacciones químicas se han producido durante el calentamiento al que se sometió a la disolución.

Desecho útil y resistente

Con el fin de modificar su composición interna sin variar su forma, introdujeron las fibras en un horno a 170º durante 18 horas y consiguieron que los compuestos se oxidaran y entrecruzaran, uniéndose más entre ellos y aumentando directamente su resistencia. “Este tratamiento térmico provocó que las fibras, que tienen un tamaño que ronda los 170 a 290 nanómetros, se transformarán en un compuesto más insoluble. Así, se incrementa el tiempo que tarda en disolverse en agua y por tanto, cubre el tiempo medio en el que una herida necesita para poder curarse”, asegura Heredia.

Proceso de fabricación denominado electrohilado.

Previamente, las fibras de lana crudas se lavaron en una solución de acetona y metanol durante unas seis horas. Posteriormente recibieron un nuevo lavado con agua y se dejaron secar durante la noche a temperatura ambiente.

Después, la queratina se centrifugó para eliminar residuos y finalmente se almacenó a 4°C durante un periodo aproximado de un mes. Pasado este tiempo, las fibras se prepararon añadiendo polvo de povidona en agua de la extracción de la proteína, alcanzando la composición y estado idóneos para su utilización en la fabricación de la tirita.

El próximo paso de este estudio será probarlo en animales in vivo, así como cotejar su resistencia al agua del mar para determinar su biodegradabilidad en el medio ambiente y su utilidad como apósito con propiedades curativas, antiinflamatorias y antisépticas, entre otras.

Este estudio ha contado con financiación procedente de fondos propios de los grupos de investigación del Instituto Italiano de Tecnología y del Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea ‘La Mayora’ (IHSM-UMA-CSIC).

Referencias

Giulia Suarato; Marco Contardia; Giovanni Perotto; José A. Heredia-Guerrero; Fabrizio Fiorentini; Luca Ceseracciu; Cataldo Pignatelli; Doriana Debelli; Rosalia Bertorelli; Athanassia Athanassioua: ‘From fabric to tissue: Recovered wool keratin/polyvinylpyrrolidone biocomposite fibers as artificial scaffold platform’. Materials Science and Engineering. Noviembre de 2020.

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