Llegan las bioaplicaciones

Las bioaplicaciones son aquellos productos destinados a ser usados sobre seres vivos, o que utilizan a ¨¦stos como herramienta de fabricaci¨®n. "Su caracter¨ªstica com¨²n es la relaci¨®n con los tejidos vivos", explica Jordi Bou, profesor de qu¨ªmica en la Universidad Polit¨¦cnica de Catalu?a y fundador de Bioglutamic, una joven empresa nacida a partir de sus investigaciones b¨¢sicas en este ¨¢mbito. Recientemente, la Fundaci¨®n Catalana para la Investigaci¨®n reuni¨® a representantes de nuevas compa?¨ªas como ¨¦sta en el Parque Tecnol¨®gico del Vall¨¦s para que explicasen los avances de un sector que ya es importante para las aplicaciones m¨¦dicas y farmacol¨®gicas, pero que tambi¨¦n podr¨ªa modificar la industria qu¨ªmica como hoy la conocemos.

Se plantea la sustituci¨®n de la qu¨ªmica del petr¨®leo por la de los microorganismos

Un ¨¢cido que se obtiene de bacterias puede 'transportar' medicamentos

Algunas bioaplicaciones se deben al desarrollo de materiales con propiedades avanzadas. Un ejemplo sorprendente es el de una fijaci¨®n craneal que permite simplificar abrumadoramente las operaciones de cirug¨ªa cerebral que incluyen trepanaci¨®n. La fijaci¨®n hace innecesario el uso de instrumental para cerrar un agujero de tr¨¦pano, disminuyendo riesgos como el de una herida, que en esta compleja intervenci¨®n quir¨²rgica puede producirse simplemente por la aplicaci¨®n de fuerza sobre tan delicada zona. La clave est¨¢ en la utilizaci¨®n de un material dotado de memoria de forma, es decir, capaz de retornar a su configuraci¨®n original tras ser manipulado. Desarrollada por la start-up Neos Surgery (compa?¨ªa fundada en 2003 por el neurocirujano Vicen? Gilete), la fijaci¨®n se conoce por las siglas inglesas BHID (en ingl¨¦s Aparato de Inmovilizaci¨®n del Agujero de Tr¨¦pano). Su elemento fundamental es un muelle hecho con nitinol, una aleaci¨®n met¨¢lica de n¨ªquel y titanio usada para expandir arterias en intervenciones cardiovasculares pero que hasta ahora no se hab¨ªa aplicado en cirug¨ªa craneal. Esta aleaci¨®n tiene la propiedad de ser muy moldeable en fr¨ªo y de recuperar su forma cuando alcanza aproximadamente 37 grados, la temperatura del cuerpo humano.

Llu¨ªs Chico, director de operaciones de Neos Surgery, explica c¨®mo se implanta: "La fijaci¨®n se introduce en un congelador al menos una hora antes de la operaci¨®n, para que alcance los 20 grados bajo cero, una temperatura a la cual es muy f¨¢cilmente deformable por el instrumentista o el cirujano para sujetar el colgajo ¨®seo, el trozo de hueso que se ha quitado para acceder al cerebro y que se repone al final de la operaci¨®n; cuando la aleaci¨®n empieza a entrar en contacto con el cuerpo humano, recupera calor y recuerda la forma que ten¨ªa, con lo que va adquiriendo fuerza y fija la pieza m¨®vil al resto del cr¨¢neo".

La implantaci¨®n de la pieza puede ser realizada por el cirujano en menos de un minuto, mientras que la fijaci¨®n est¨¢ dise?ada molecularmente para tardar unos tres minutos en recuperar su forma original. Adem¨¢s, este tiempo puede ser alterado modificando la formulaci¨®n del nitinol en cada caso. "El ¨²ltimo paso", comenta Chico, "es lanzar un chorro de suero salino templado sobre el implante para que alcance los 37 grados". Su primera aplicaci¨®n en una intervenci¨®n craneal fue en junio de este a?o en Murcia.

Otra gran ¨¢rea de bioaplicaciones, en cambio, debe su despertar a un giro de las tendencias en qu¨ªmica: "Cuando yo estudiaba hace 30 a?os", recuerda Bou, "se consideraba que los productos sint¨¦ticos ten¨ªan mejores propiedades que los biol¨®gicos; ahora ocurre justo lo contrario: se est¨¢n encontrando biopol¨ªmeros con m¨¢s propiedades que los pol¨ªmeros sint¨¦ticos". Los pol¨ªmeros son las mol¨¦culas qu¨ªmicas que forman los pl¨¢sticos.

En su caso, Bou encontr¨® el candidato ideal en un producto ex¨®tico llamado natto. Se trata de un manjar habitual en el sur de Jap¨®n, una gelatina presentada en forma de hilos que se consigue a partir de la fermentaci¨®n de habas de soja. Si se examina qu¨ªmicamente el natto, su base es el ¨¢cido gamma-poliglut¨¢mico (PGA), un compuesto polim¨¦rico que tiene la virtud de ser muy soluble en agua. Adem¨¢s, este ¨¢cido forma parte de la pared celular de algunas bacterias, sobre todo las del genero Bacillus, que no son pat¨®genas para el hombre. A trav¨¦s de su cultivo biotecnol¨®gico puede obtenerse el PGA en cantidades industriales.

"Este ¨¢cido era una curiosidad cient¨ªfica como tantas otras hay en los manuales, pero, trabajando en un proyecto sobre pol¨ªmeros naturales me di cuenta de que mostraba una productividad muy elevada como liberador de productos farmac¨¦uticos". Una de las preocupaciones m¨¢s acuciantes de la industria del medicamento es encontrar mejores sistemas de transporte para los principios activos insertos en pastillas y otros f¨¢rmacos, de manera que aumente la eficacia de ¨¦stos. De entre las soluciones propuestas, una de las m¨¢s prometedoras es la que utiliza como transporte a pol¨ªmeros como el PGA, que pueden formar una uni¨®n qu¨ªmica adecuada con el f¨¢rmaco que han de repartir e incluso modular la velocidad a la que lo liberan en el organismo.

El PGA tambi¨¦n puede transportar otras sustancias, como los cosm¨¦ticos y una de las aplicaciones que se est¨¢n poniendo a prueba es si resultar¨ªa un buen veh¨ªculo para la terapia gen¨¦tica, que precisa de ambulancias moleculares capaces de conducir fragmentos de ADN hasta las c¨¦lulas necesitadas de reparaci¨®n.

Algunos especialistas creen que todos estos ejemplos indican un cambio de paradigma: "El 95% de las mol¨¦culas sint¨¦ticas se pueden obtener por microorganismos", afirma Jaume Mir, un qu¨ªmico que dirige la empresa Bionanomics, creada en enero de este a?o y que ofrece "m¨¦todos biotecnol¨®gicos para conseguir mol¨¦culas hasta hoy generadas mediante s¨ªntesis qu¨ªmica de productos abi¨®ticos".

En realidad, lo que se est¨¢ planteando es la sustituci¨®n de la qu¨ªmica del petr¨®leo por la qu¨ªmica de los microorganismos: "Hablamos de obtener mol¨¦culas por un sistema en que el reactor no sea el petr¨®leo sino un microorganismo, porque ¨¦stos tienen una gran capacidad de s¨ªntesis de mol¨¦culas muy diversas, ya que mutan y cambian su alimentaci¨®n con gran facilidad", comenta Mir.

Las ventajas, adem¨¢s de reducir la dependencia del petr¨®leo, se cifran en que los microorganismos no son reactivos peligrosos, consumen poca energ¨ªa ya que trabajan a temperatura ambiente, no generan residuos apreciables y son biodegradables. Un ejemplo de esto ¨²ltimo es un poli¨¦ster biodegradable llamado polihidroxialcanoato, apto para hilo de sutura quir¨²rgica, pero tambi¨¦n para redes de pesca. Usado en ¨¦stas evita el grave problema que provoca su abandono en el mar, que causa durante largo tiempo la muerte accidental de peces.

El obst¨¢culo principal es que la industrializaci¨®n de estos procesos requiere fuertes inversiones en investigaci¨®n, al tratarse de un campo a¨²n poco estudiado. Sin embargo, Mir est¨¢ convencido de que el esfuerzo vale la pena: "En un futuro cercano tendremos biorrefiner¨ªas que, en lugar de petr¨®leo, utilizar¨¢n como materia prima a la biomasa".