Investigadores ceiA3 de la UCA diseñan un biomaterial basado en residuos de remolacha para regenerar huesos
El equipo de investigación de la Universidad de Cádiz adscrito al Campus de Excelencia Internacional Agroalimentario ceiA3 ‘Tecnología del Medio Ambiente | TEP-181‘ de la Universidad de Cádiz ha desarrollado un material compatible con el organismo para regenerar huesos obtenido a partir de subproductos de la industria de la remolacha
En concreto, han empleado Carbocal, resultante del proceso de separación de los “no azúcares” del jugo extraído en la remolacha azucarera, y restos de pulpa seca de esta planta.
El nuevo compuesto artificial funciona como la hidroxiapatita natural, el material usado como relleno óseo en pequeños implantes y como recubrimiento de prótesis en cirugía ortopédica, traumatología y maxilofacial.
Además, esta hidroxiapatita sintética, diseñada por los investigadores andaluces, proporciona una alternativa sostenible, basada en la economía circular. Este nuevo material reúne propiedades similares a la hidroxiapatita natural a muy bajo coste. “Para su obtención usamos desechos agroalimentarios procedentes de la remolacha azucarera como materia prima. Estamos ofreciendo una alternativa viable de valorización de residuos y subproductos, minimizando su impacto ambiental y contribuyendo al proceso de economía circular, en la que restos catalogados como desechos de un producto se utilizan para dar vida a otro en la propia planta donde se generan”, explica a la Fundación Descubre el investigador de la Universidad de Cádiz Miguel Suffo, investigador principal del estudio e investigador ceiA3 del grupo ‘Tecnología del Medio Ambiente | TEP-181‘.
Este biocompuesto es más asequible que la hidroxiapatita comercial, cuyo precio de mercado ronda los 400 euros por cada 100 gramos. “El coste de la hidroxiapatita natural es elevado y sumado al hecho de que cada año se realizan aproximadamente unas 6.000 intervenciones que requieren el uso de materiales de relleno óseo en Andalucía, comenzamos a trabajar para conseguir un compuesto con las mismas características y que cumpliera las mismas funciones a partir de desechos de la industria agroalimentaria”, señala el investigador de la UCA.
A todo ello, la disponibilidad de tejido óseo natural también es limitada. “Los traumatólogos del Instituto de Investigación e Innovación biomédica de Cádiz (INiBICA), nos habían transmitido que no es posible disponer de hueso natural para la reposición en las intervenciones quirúrgicas que así lo requieren”.
Pruebas de viabilidad en laboratorio
En este trabajo, titulado ‘Biphasic Bioceramic Obtained from Byproducts of Sugar Beet Processing for Use in Bioactive Coatings and Bone Fillings’, y publicado en la revista Journal of Functional Biomaterials, los expertos realizaron ensayos con células osteoblásticas, responsables de la producción de los huesos.
En concreto, realizaron diversos cultivos celulares sobre hidroxiapatita sintetizada con el fin de observar qué células se mantenían vivas y cuáles no superaban estos ensayos en cada caso. Con ello, comprobaron que las propiedades físicas y químicas y su composición son similares en cualquiera de los dos.
El nuevo compuesto artificial funciona como la hidroxiapatita natural, el material usado como relleno óseo en pequeños implantes.
Los responsables de este trabajo, pertenecientes a los departamentos de Ingeniería Mecánica y Diseño Industrial, y de Ciencia de Materiales e Ingeniería Metalúrgica y Química Inorgánica del Instituto de Microscopía Electrónica y Materiales (IMEYMAT) demostraron la bioactividad de este biomaterial a través de una prueba de viabilidad, donde el crecimiento celular con hidroxiapatita artificial fue casi equivalente al de la muestra control, en el que se utilizó este compuesto de origen natural.
Para comparar los resultados, hicieron las mismas pruebas con dos muestras adicionales: hidroxiapatita obtenida a partir de Carbocal e hidroxiapatita comercial. “La biocompatibilidad de este material ha demostrado que se integra bien con los tejidos circundantes, es decir, que favorece el crecimiento y la proliferación de los osteoblastos, las células responsables de la formación ósea. También minimiza el riesgo de reacciones adversas y promueve una regeneración ósea exitosa cuando se usa como relleno óseo o como recubrimiento de prótesis, imitando las características de los huesos naturales y evitando la retracción del hueso”, asegura Suffo.
Tras obtener estos resultados, los expertos estudian ahora cómo aplicar Carbocal y el polvo resultante de la producción de tapones de corcho como revestimiento para atenuar los ruidos en espacios interiores y evitar así su propagación.
Este trabajo de investigación se basa en la transferencia de conocimiento entre universidad y empresa y ha sido financiado por la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía y cofinanciado por la Unión Europea. Asimismo, los grupos Azucarera Iberia y ‘Nueva Comercial Azucarera’ han colaborado en este estudio, que se enmarca en el proyecto AGROCOM.
Referencias
Miguel Suffo-Pino, Miguel Ángel Cauqui-López, Celia Pérez-Muñoz, Daniel Goma-Jiménez, Natalia Fernández-Delgado, y Miriam Herrera-Collado: ‘Biphasic Bioceramic Obtained from Byproducts of Sugar Beet Processing for Use in Bioactive Coatings and Bone Fillings’. Journal of Functional Biomaterials. Octubre de 2023. doi: 10.3390/jfb14100499
Fuente: Fundación Descubre
