Así es el laboratorio de Getafe que busca materiales para regenerar el cuerpo

Este instituto, uno de los siete de primer nivel internacional que tiene en funcionamiento la Comunidad de Madrid –junto con los dedicados a agua, ‘software’, nanociencia, ‘networks’, alimentación y energía–, comenzó a trabajar hace diez años centrado en desarrollar materiales para la industria aeroespacial. Su labor se ha ido diversificando, y ahora se acaba de abrir una nueva línea de investigación: los biomateriales.

Javier Llorca, su director científico, presume, y con razón, de que el centro ha sido galardonado con la acreditación de excelencia María de Maeztu, que otorga la Agencia Estatal de Investigación (AEI) a programas de investigación de primera línea y altamente competitivos. Un título que, además, les ha aportado dos millones de euros, con los que pusieron en marcha el laboratorio de biomateriales: un campo de pruebas para detectar qué puede ser efectivo y qué no en este ámbito científico. « Se trata de conseguir materiales que nos puedan servir como andamiaje en un hueso dañado o una gran quemadura . Y que se vayan disolviendo en el cuerpo humano para no tener que sustituirlo con otra cirugía años después, al mismo tiempo que permite que el organismo se vaya regenerando», explica Javier Llorca a este periódico.

Dos investigadoras están a la cabeza de esta línea de trabajo: la norteamericana Jennifer Patterson, experta en Biomateriales y Medicina Regenerativa, y la colombiana Mónica Echeverry, bioingeniera y doctora en Ingeniería de Materiales. Llorca bromea sobre sus argumentos para atraer a científicos internacionales a Getafe: «Les prometo que el sol diario está en el contrato».

Metales o hidrogeles

En una primera fase, en este instituto se centran en fabricar los materiales que son «los andamios para la futura regeneración de los tejidos». Buscan, por ejemplo, elementos para prótesis que permitan acabar con un trastorno habitual, explica el director del IMDEA, José Manuel Torralba: «Tras varios años, hay que retirar las prótessis con la consiguiente nueva cirugía... Así que queremos hacerlas biodegradables». Por eso, lo primero es encontrar materiales que tengan esa capacidad y que sean distintos en función de su uso posterior: si van a aplicarse en un hueso, deben ser de metal para soportar la fuerza y el peso; si van a sustituir a tejidos, se opta por hidrogeles, materiales blandos basados en polímeros que se parecen a muchos tejidos blandos del cuerpo.

Con diferentes aleaciones y mediante la utilización de impresoras 3D, se crean estructuras porosas, que, luego, se llenan de células madre. De este modo, la prótesis, una vez puesta, comienza a desaparecer paulatinamente, al mismo tiempo que las células ayudan a la regeneración. Y el paciente se ahorra, entre otras cosas, los años de medicación para evitar posibles rechazo.

Otra ventaja añadida de este sistema es que la fabricación de la prótesis mediante impresión 3D permite realizar trabajos absolutamente adaptados al cuerpo del paciente en concreto: prótesis a la medida y ajustadas al milímetro a las particularidades físicas de cada cual. Han de ser, eso sí, materiales biocompatibles que, además, cumplan con la función mecánica para la que sean necesarios. «Es una terapia totalmente personalizada», explica Llorca.

Una vez fabricado el material en cuestión, es el momento de testarlo. Y para ello, este instituto cuenta con una herramienta única en España: el laboratorio de microscopia electrónica, en el que se pueden realizar ensayos mecánicos ‘in situ’ para comprobar el comportamiento de los materiales dentro del mismo microscopio. Permite revisar las estructuras internas características, como la porosidad, y su potencia es tal, que incluso es posible ver los átomos de que se compone.

Las aleaciones de metales se eligen dependiendo de la necesidad a cubrir: para qué órganos van a ser utilizadas, qué tiempo tienen que durar en el interior del cuerpo, etcétera. En el caso de tener que recuperar piel, córneas o vasos sanguíneos, se utilizan polímeros y gelatinas. En todo caso, el laboratorio de cultivo celular servirá precisamente para eso: comprobar que los materiales utilizados no alteran el cuerpo, no le afectan al disolverse y no mata a las células .

Mediante pruebas ‘in vitro’, se asegurarán de que su funcionamiento y reacciones en tejidos vivos sean las correctas, y se comprobará cuánto tiempo dura en el organismo, porque «ese andamio no puede colapsar antes de tiempo» –matiza el director científico del Imdea Materiales–, y, más tarde, cómo desaparece. Sólo cuando esta fase haya culminado, se pasará, ya fuera del Imdea, a otras pruebas en animales, primero, y, más tarde, en personas.

Mónica Echeverry llegó a Madrid directamente desde China, donde había estado desarrollando su último trabajo de investigación. Sus conocimientos se han unido a los de Jennifer Patterson, que llegó desde Bélgica y Portugal, en respuesta a la oferta internacional para colaborar en este proyecto . Justamente la puesta en marcha del laboratorio de cultivo celular para investigar con biomateriales fue lo que la convenció.

En el equipo del laboratorio también se encuentra Ángela, ingeniera de materiales y máster en biomateriales, que prepara su doctorado. Trabaja con hidrogeles en busca, también, de la combinación más adecuada para fabricar tejidos que sirvan como piel artificial y ayuden a regenerar la propia. El procedimiento es igual que con las aleaciones metálicas: obtener un hidrogel estable que puedan imprimir en 3D con la forma que precisen .

Otros usos posibles son la fabricación de ‘stents’ –los tubos metálicos que se colocan en el interior de las arterias para expandirlas en caso de obstrucción– personalizados, adaptados a las características anatómicas del paciente, y con bifurcaciones a la medida de cada cual.

Los materiales con que se investiga se van a testar en la zona de cultivo celular, donde cuentan con un banco de células congeladas en un tanque de hidrógeno líquido. Con ellas se comprobará si las nuevas prótesis, córneas, ‘stents’ o cualquier otro elemento «son compatibles con el cuerpo, si se regenera el tejido , qué pasa con los productos de degradación, qué tiempo tarda en regenerarse...», explica Llorca.

En el Imdea Materiales esperan obtener resultados in vitro buenos en un plazo de dos años . Javier Llorca reconoce el «tremendo impacto que tiene cualquier avance relacionado con la salud; no sólo económicamente, sino en todos los aspectos. Curar a alguien no tiene precio». Además, esta línea de investigación que ahora desarrollan supone «una manera de devolver a la sociedad la inversión hecha aquí».

Como petición de cara al futuro, desde este instituto plantean la necesidad de una legislación más flexible y que permita retribuir mejor a los investigadores y facilite atraer talento.