Reactivos para la investigación en polímeros biofuncionales
Un biomaterial puede definirse como un material viable usado en un dispositivo médico con la finalidad de interactuar con un sistema biológico. Este material debe ser también biocompatible, es decir, debe interactuar con el organismo sin interrumpir el proceso de regeneración, o incluso propiciarlo.
En general, podemos clasificar a los biomateriales por su naturaleza química: metales, cerámicas, polímeros y materiales compuestos, que serían una mezcla de cualquiera de los anteriores. Los polímeros pueden ser naturales (como el colágeno o la quitina) o sintéticos. Tienen una gran versatilidad en sus aplicaciones, pues al manipular su estructura química y controlar las condiciones de síntesis es posible obtener gran diversidad y complejidad en las estructuras. Su desventaja es una menor dureza y resistencia que los metales, y que se deforman con el tiempo.
Para obtener toda esta variabilidad en los polímeros se usan distintos monómeros para su síntesis, modificando las proporciones y uniendo las distintas cadenas mediante agentes reticulantes. También se usan aditivos como plastificantes, estabilizantes, rellenos y colorantes para mejorar las propiedades del material. Algunos de los materiales poliméricos usados como biomateriales son el nylon, silicona, poliéster, polietileno, polimetilmetacrilato y cloruro de polivinilo.
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Al combinar los avances en la síntesis de polímeros con el entendimiento del funcionamiento de nuestras células ha sido posible la síntesis de materiales biofuncionales. Estos materiales comparten algunas de las características del tejido que reemplazan, permitiendo su funcionamiento “normal”. Un ejemplo del desarrollo logrado en los biomateriales es la investigación realizada para desarrollar una prótesis de retina.
Distintas enfermedades de la retina, tales como la retinitis pigmentosa o la degeneración macular asociada con la edad se caracterizan por la pérdida de células fotorreceptoras en ausencia de daño a las neuronas retinales. En estos casos, el uso de un material fotosensible capaz de estimular eléctricamente las neuronas existentes permitiría restaurar la visión del paciente.
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Un grupo de investigadores del Instituto Italiano de Tecnología desarrollan una prótesis basada en un semiconductor polimérico en capa delgada. Consiste en un sustrato de fibroína de seda recubierto de dos capas de polímero: una de PEDOT: PPS (poli(3,4-etilendioxitiofeno)-poli(estirensulfonato)) que funciona como electrodo, y una segunda de poli(3-hexiltiofeno-2,5-diil) (P3HT). Esta última tiene una capacidad fotovoltaica conocida, con un máximo de absorción a los 520 nm. Al implantar una capa de este polímero en el espacio subretinal en contacto con las células bipolares y otras neuronas, el grupo de Fabio Benfenati y colaboradores lograron reestablecer la visión en ratas con un modelo genético de retinitis pigmentosa.
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Poli(3-hexiltiofeno-2,5-diil) [P3HT] PM: 300,000-500,000 (352-32521) / PM: 400,000-700,000 (352-35441)
El P3HT es un polímero ampliamente utilizado por sus propiedades fotovoltaicas, siendo el material más usado para la síntesis de prótesis de retina. Es soluble en disolventes orgánicos comunes, es hidrofóbico en su estado neutro y forma capas delgadas de buena calidad.
3-Glicidoxipropiltrimetoxisilano (302-60432)
El GLYMO es un organosilano usado comúnmente como agente reticulante. Cuenta con dos grupos funcionales distintos: un grupo epoxi altamente reactivo, que forma enlaces con resinas sintéticas, y tres grupos metoxi que, mediante la formación de un intermediario de silanol, se unen al vidrio y otras superficies inorgánicas generando una matriz tridimensional.
Bibliografía:
- ChemicalBook. (2016). Recuperado de: https://www.chemicalbook.com/
- Kuhn, L.T. (2012). Biomaterials. In J. D. Enderle & J. D. Bronzino (Eds), Introduction to biomedical engineering (pp. 219-271). Academic Press.
- Maya-Vetencourt, J. F., Ghezzi, D., Antognazza, M. R., Colombo, E., Mete, M., Feyen, P., ... & Ticconi, F. (2017). A fully organic retinal prosthesis restores vision in a rat model of degenerative blindness. Nature materials, 16(6), 681-689.