Desarrollan un hidrogel resistente para implantes y tejidos

Un equipo de investigación de las universidades de Sevilla y Huelva ha creado un material elástico y resistente mediante una reacción química del quitosano, un compuesto que procede de las cáscaras de crustáceos y algunos hongos. El nuevo compuesto mejora las características de los usados hasta el momento para la creación de piezas de implantología y soporte en la creación de células para trasplante de tejidos.

El quitosano es un polímero derivado de la quitina que se obtiene de las partes duras de algunos crustáceos, como cangrejos o gambas.

El quitosano es un polímero derivado de la quitina, que se obtiene de las partes duras de algunos crustáceos, como cangrejos o gambas. Es un material que se adapta a las características de construcción de implantes orgánicos, ya que tiene buena biocompatibilidad al ser de origen natural y no tener efectos secundarios ni presentar rechazos. Además, es muy funcional, aplicable a múltiples campos, y económico, ya que procede de subproductos alimentarios y no requiere de grandes y costosos procesos para su obtención.

El nuevo material obtenido es un hidrogel obtenido por una reacción llamada red de polímeros interpenetrantes, IPN por sus siglas en inglés. En ella, dos compuestos se entrelazan a nivel molecular y conforman una estructura tridimensional única con características de ambos. En el artículo ‘Chitosan-based hydrogels obtained via photoinitiated click polymer IPN reaction’ de la revista Journal of Molecular Liquids los expertos presentan los experimentos realizados con los que han logrado este nuevo polímero con mayor elasticidad y resistencia que otros existentes.

Imágenes macroscópicas de los ensayos realizados.

Mediante una reacción química se mezcla el quitosano con otro compuesto que modifica su estructura molecular y cambia sus características. “Las reacciones en clic usadas en este trabajo toman su nombre porque las moléculas se enlazan como si de un puzzle se tratara, de una manera rápida y eficaz. Son especialmente eficientes por formar enlaces fuertes y no requerir reactivos adicionales ni condiciones muy exigentes”, indica a la Fundación Descubre el investigador de la Universidad de Sevilla Pablo Sánchez Cid, autor del artículo.

Sumar para crear lo nuevo

El compuesto utilizado junto al quitosano se basa en los tiolenos, un grupo químico en el que están involucrados un tiol, formado por azufre e hidrógeno (SH) y un eno, que es un doble enlace reactivo carbono-carbono.  El resultado es una nueva unión entre el azufre y el carbono.

De esta manera, los dos compuestos están listos para someterse a luz ultravioleta con la que se crea el nuevo material que mejora las funciones y características de otros polímeros para aplicaciones como la creación de tejidos más sensibles. Entre ellos, podrían destacarse implantes para la columna vertebral o tejidos óseos o de corazón, que requieren una mayor resistencia que los existentes actualmente.

El nuevo polímero tiene mayor elasticidad y resistencia que otros existentes.

Los expertos continúan sus investigaciones para la creación de nuevos precursores de materiales a partir del quitosano que no requieran de dos compuestos para la síntesis. “Es decir, no partir de dos polímeros, sino solo de uno modificado. Podríamos lograrlo, por ejemplo, con la adición directa de la cadena carbono-carbono a la molécula de quitosano”, añade el investigador.

Además, debido a la alta biodisponibilidad del quitosano, es decir, por su compatibilidad con el organismo, los expertos proponen nuevos ensayos para confirmar su idoneidad en nuevas aplicaciones posibles, como en la liberación controlada de fármacos.

La investigación se ha financiado mediante los proyectos ‘Desarrollo de materiales absorbentes e innovadores y sostenibles para aplicaciones biosanitarias y hortícolas’ y ‘Preparación sostenible de hidrogeles superporosos con biodegradabilidad mejorada mediante la formación de redes interpenetradas’, del Ministerio de Ciencia e Innovación.

Referencias

Pablo Sánchez Cid. Alberto Romero, Mª José Díaz, Mª Violante de la Paz y Víctor Pérez Puyana. ‘Chitosan-based hydrogels obtained via photoinitiated click polymer IPN reaction’. Journal of Molecular Liquids. 2023

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