Cuando la química se convierte en medicina: el desafío de crear nuevos tejidos, desde Río Cuarto

En un laboratorio de la Universidad Nacional de Río Cuarto (UNRC), una combinación de química, física y ciencia de materiales intenta responder una pregunta que, por su potencial, parece pertenecer todavía al terreno de la medicina del futuro: ¿será posible fabricar determinados materiales directamente dentro de un tejido, en el lugar exacto donde se los necesita y sin recurrir a procedimientos invasivos?

La respuesta todavía está en construcción, pero los primeros resultados obtenidos por un equipo de investigadores de la UNRC permiten pensar que el camino es posible.

El Grupo de Fotoquímica y Materiales (PhotoMat), integrado por investigadores de la Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales y del Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados (IITEMA), de doble dependencia CONICET-UNRC, trabaja en el desarrollo de nuevos materiales con potenciales aplicaciones biomédicas.

La investigación está dirigida por el doctor Rodrigo Palacios y codirigida por la doctora María Lorena Gómez, y cuenta también con la participación de los doctores Carlos Chesta, Emmanuel Odella y Juan José Torres, además de otros investigadores y becarios, sumado a una extensa red de investigaciones que los antecedieron durante casi una década.

El objetivo es desarrollar nanopartículas de polímeros conjugados capaces de iniciar la formación de determinados materiales cuando reciben estímulos externos, particularmente luz o ultrasonido. Cabe agregar que el proyecto acaba de ser seleccionado para un financiamiento de 20 millones de pesos en el marco de la convocatoria PIP 2025-2027 de CONICET.

La investigación

Para entender por qué esto puede ser relevante para la medicina hay que detenerse en uno de los protagonistas de la investigación: los hidrogeles.

Se trata de materiales plásticos blandos que pueden absorber grandes cantidades de agua y formar una especie de red en cuyo interior queda retenido ese líquido. Esa característica los convierte en candidatos interesantes para interactuar con tejidos biológicos, ya que permiten crear estructuras que, por sus propiedades, pueden resultar más compatibles con el entorno celular que otros materiales rígidos.

“Una de las características principales que buscamos es que sean biocompatibles, es decir, compatibles con tejidos biológicos o en aplicaciones biomédicas”, explicó María Lorena Gómez, investigadora independiente (CONICET) y docente del Departamento de Química en la Facultad de Ciencias Exactas. En ese sentido, los hidrogeles constituyen una plataforma particularmente atractiva para explorar diferentes aplicaciones.

La investigación del grupo ya había permitido avanzar en algunos de esos caminos. Según explicaron los científicos, estos materiales fueron estudiados como parches dermatológicos y, en ensayos preclínicos iniciales, mostraron resultados vinculados con una aceleración de la cicatrización y el tratamiento de infecciones. Además, en estudios in vitro se observaron propiedades antimicrobianas y también efectos nocivos sobre células de melanoma.

Pero el nuevo proyecto busca ir un paso más allá. Hasta ahora, una de las herramientas utilizadas por el grupo para iniciar la formación de estos materiales era la luz. El procedimiento consiste, simplificando, en iluminar una mezcla de componentes para activar determinadas partículas que desencadenan la reacción química que forma el hidrogel.

La posibilidad de controlar el momento y el lugar en que comienza esa reacción abre una puerta especialmente interesante para la medicina. Permite, por ejemplo, la fabricación de estructuras mediante impresión 3D, diseñadas de acuerdo con las necesidades particulares de cada paciente.

Los investigadores enumeran, entre las aplicaciones potenciales, la elaboración de apósitos para heridas de difícil cicatrización, la impresión 3D de apósitos con formas personalizadas, andamios para regeneración de tejidos, suturas químicas o sellado de tejidos y sistemas capaces de formar hidrogeles cargados con fármacos. También se estudia la posibilidad de liberar agentes terapéuticos contenidos en estos hidrogeles de manera controlada mediante ultrasonido. Esto es particularmente interesante porque el ultrasonido permite en principio actuar en la profundidad de los tejidos (como en una ecografía), mientras que estímulos como la luz están limitados a una acción fundamentalmente superficial.

Ultrasonido

El equipo de investigadores de Río Cuarto está explorando una variante de la tecnología que permite activar las nanopartículas mediante ondas ultrasónicas. La ventaja fundamental es que el ultrasonido puede alcanzar regiones del organismo a las que la luz no llega con facilidad.

“Logramos una penetración en el tejido mucho más grande que lo que es con la luz”, explicó el docente del Departamento de Química, Rodrigo Palacios, quien además es investigador principal de CONICET. Esa característica permite imaginar escenarios en los cuales determinados materiales puedan formarse directamente dentro de un tejido, en el sitio en el que deberían cumplir una función particular. Inclusive, una vez formados, los materiales pueden, además, ser estimulados por ultrasonido para generar o librar especies bioactivas con posibles fines terapéuticos.

La idea puede parecer futurista, pero el principio ya fue demostrado experimentalmente a pequeña escala. Los investigadores lograron realizar una polimerización —el proceso químico mediante el cual se forma el material— en profundidad utilizando ultrasonido. La propia UNRC informó resultados prometedores en este sentido y destacó que la posibilidad podría ser especialmente útil para futuras intervenciones sobre tejidos de manera no invasiva.

Prueba experimental

Durante la entrevista, los investigadores contaron incluso una experiencia que ayuda a comprender cómo funciona el proceso de investigación. Para simular un tejido utilizaron un fragmento de pechuga de pollo y colocaron en contacto con él el sistema que contenía los componentes necesarios para formar el material. Luego adaptaron la cámara donde generaban el ultrasonido y consiguieron producir la polimerización dentro de ese modelo experimental.

El ejemplo es sencillo, pero detrás de esa experiencia existe una cuestión de enorme importancia: conseguir que una reacción química pueda ser activada en un sitio profundo, a través de un estímulo externo, sin necesidad de intervenir directamente sobre el tejido.

En un futuro todavía lejano y condicionado a nuevas investigaciones, esa posibilidad podría utilizarse para generar estructuras destinadas a favorecer la regeneración de tejidos, crear andamios sobre los cuales puedan crecer células o incluso formar materiales que actúen como soportes para determinados procesos de reparación.

Emmanuel Odella, docente de la UNRC e investigador adjunto del CONICET, planteó durante la conversación una de las perspectivas más ambiciosas: la posibilidad de utilizar esta tecnología para introducir componentes precursores dentro de un organismo y, mediante sonodinámica, generar allí un hidrogel que pueda funcionar como un tejido sintético.

En el escenario más avanzado, imaginó incluso la posibilidad de desarrollar andamiajes destinados a asistir o guiar la regeneración de tejidos u órganos. Pero los investigadores son cuidadosos al hablar de estas posibilidades. No se trata de una tecnología que hoy pueda utilizarse en pacientes ni de un tratamiento médico disponible. Son líneas de investigación que deberán atravesar distintas etapas de validación antes de pensar en una eventual aplicación clínica.

Ese punto es central para comprender el verdadero alcance del proyecto. Lo que existe actualmente es una plataforma experimental que ha demostrado resultados iniciales y que ahora busca perfeccionarse.

Continuidad

La investigación publicada por la UNRC señala que los próximos pasos incluyen desarrollar nanopartículas más eficientes y selectivas, capaces de responder a diferentes colores de luz o frecuencias de ultrasonido. También se apunta a obtener hidrogeles con propiedades más sofisticadas, como materiales autorreparables, adhesivos o sensibles a distintos estímulos.

Más adelante se prevén estudios en modelos biológicos de mayor complejidad y la integración con tecnologías de bioimpresión 3D y sistemas de liberación controlada de fármacos.

Es justamente en ese tránsito donde aparece uno de los aspectos que los investigadores consideran más importantes: la necesidad de reivindicar el valor de la ciencia básica.

Carlos Chesta, investigador recientemente retirado de sus cargos docentes y de investigación, pero todavía vinculado al grupo, lo planteó con claridad durante la entrevista. El proyecto contiene varias capas: investigación básica, investigación preclínica y una posible aplicación tecnológica futura. Pero cada una depende de la anterior.

“Las aplicaciones no surgen de la nada”, sostuvo Chesta, al tiempo que explicó que la ciencia básica produce conocimientos que muchas veces no tienen una utilidad inmediata, pero que pueden convertirse con el tiempo en los “ladrillos” necesarios para que otros investigadores, tecnólogos o empresas desarrollen una aplicación concreta.

La reflexión cobra especial relevancia en un contexto en el que suele medirse el valor de una investigación por su capacidad de producir rápidamente un resultado visible o comercializable.

Para este grupo, esa mirada puede resultar insuficiente. Investigar una molécula, comprender un mecanismo químico, estudiar cómo responde un material frente a un estímulo o determinar cómo puede controlarse una reacción son pasos que quizá no tengan una aplicación inmediata, pero que pueden resultar determinantes para que una tecnología exista años después.

La propia trayectoria de este proyecto es un ejemplo. Los hidrogeles, la fotoquímica, las nanopartículas y ahora la sonoquímica forman parte de una línea de trabajo construida durante años. El financiamiento a recibir no representa entonces el comienzo absoluto de la investigación, sino una nueva etapa dentro de un proceso acumulativo.

“Sin tener esos pasos previos no podríamos proponer nada a futuro”, resumió Chesta, al explicar que incluso fenómenos que ya fueron comprobados experimentalmente, como la capacidad de determinados sistemas sonoquímicos para eliminar bacterias resistentes a antibióticos, todavía requieren numerosas etapas antes de convertirse en una aplicación médica concreta.

La importancia del proyecto también trasciende el material que pueda llegar a desarrollarse. En los laboratorios de la Universidad Nacional de Río Cuarto se forman estudiantes, tesistas e investigadores que luego pueden continuar su carrera en el ámbito académico o incorporarse al sector privado.

Ese componente, para los integrantes del grupo, es inseparable de la investigación científica. “Es un proceso en el cual se forma y se capacita mucha gente”, destacaron los investigadores, al señalar que profesionales formados en estos espacios ya han continuado sus trayectorias en otros institutos y en empresas tanto de nuestro país como del exterior con resultados exitosos.