Llegan las bioaplicaciones

Las bioaplicaciones son aquellos productos destinados a ser usados sobre seres vivos, o que utilizan a éstos como herramienta de fabricación. "Su característica común es la relación con los tejidos vivos", explica Jordi Bou, profesor de química en la Universidad Politécnica de Cataluña y fundador de Bioglutamic, una joven empresa nacida a partir de sus investigaciones básicas en este ámbito. Recientemente, la Fundación Catalana para la Investigación reunió a representantes de nuevas compañías como ésta en el Parque Tecnológico del Vallés para que explicasen los avances de un sector que ya es importante para las aplicaciones médicas y farmacológicas, pero que también podría modificar la industria química como hoy la conocemos.

Se plantea la sustitución de la química del petróleo por la de los microorganismos

Un ácido 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 fijación craneal que permite simplificar abrumadoramente las operaciones de cirugía cerebral que incluyen trepanación. La fijación hace innecesario el uso de instrumental para cerrar un agujero de trépano, disminuyendo riesgos como el de una herida, que en esta compleja intervención quirúrgica puede producirse simplemente por la aplicación de fuerza sobre tan delicada zona. La clave está en la utilización de un material dotado de memoria de forma, es decir, capaz de retornar a su configuración original tras ser manipulado. Desarrollada por la start-up Neos Surgery (compañía fundada en 2003 por el neurocirujano Vicenç Gilete), la fijación se conoce por las siglas inglesas BHID (en inglés Aparato de Inmovilización del Agujero de Trépano). Su elemento fundamental es un muelle hecho con nitinol, una aleación metálica de níquel y titanio usada para expandir arterias en intervenciones cardiovasculares pero que hasta ahora no se había aplicado en cirugía craneal. Esta aleación tiene la propiedad de ser muy moldeable en frío y de recuperar su forma cuando alcanza aproximadamente 37 grados, la temperatura del cuerpo humano.

Lluís Chico, director de operaciones de Neos Surgery, explica cómo se implanta: "La fijación se introduce en un congelador al menos una hora antes de la operación, para que alcance los 20 grados bajo cero, una temperatura a la cual es muy fácilmente deformable por el instrumentista o el cirujano para sujetar el colgajo óseo, el trozo de hueso que se ha quitado para acceder al cerebro y que se repone al final de la operación; cuando la aleación empieza a entrar en contacto con el cuerpo humano, recupera calor y recuerda la forma que tenía, con lo que va adquiriendo fuerza y fija la pieza móvil al resto del cráneo".

La implantación de la pieza puede ser realizada por el cirujano en menos de un minuto, mientras que la fijación está diseñada molecularmente para tardar unos tres minutos en recuperar su forma original. Además, este tiempo puede ser alterado modificando la formulación del nitinol en cada caso. "El último paso", comenta Chico, "es lanzar un chorro de suero salino templado sobre el implante para que alcance los 37 grados". Su primera aplicación en una intervención craneal fue en junio de este año en Murcia.

Otra gran área de bioaplicaciones, en cambio, debe su despertar a un giro de las tendencias en química: "Cuando yo estudiaba hace 30 años", recuerda Bou, "se consideraba que los productos sintéticos tenían mejores propiedades que los biológicos; ahora ocurre justo lo contrario: se están encontrando biopolímeros con más propiedades que los polímeros sintéticos". Los polímeros son las moléculas químicas que forman los plásticos.

En su caso, Bou encontró el candidato ideal en un producto exótico llamado natto. Se trata de un manjar habitual en el sur de Japón, una gelatina presentada en forma de hilos que se consigue a partir de la fermentación de habas de soja. Si se examina químicamente el natto, su base es el ácido gamma-poliglutámico (PGA), un compuesto polimérico que tiene la virtud de ser muy soluble en agua. Además, este ácido forma parte de la pared celular de algunas bacterias, sobre todo las del genero Bacillus, que no son patógenas para el hombre. A través de su cultivo biotecnológico puede obtenerse el PGA en cantidades industriales.

"Este ácido era una curiosidad científica como tantas otras hay en los manuales, pero, trabajando en un proyecto sobre polímeros naturales me di cuenta de que mostraba una productividad muy elevada como liberador de productos farmacéuticos". Una de las preocupaciones más acuciantes de la industria del medicamento es encontrar mejores sistemas de transporte para los principios activos insertos en pastillas y otros fármacos, de manera que aumente la eficacia de éstos. De entre las soluciones propuestas, una de las más prometedoras es la que utiliza como transporte a polímeros como el PGA, que pueden formar una unión química adecuada con el fármaco que han de repartir e incluso modular la velocidad a la que lo liberan en el organismo.

El PGA también puede transportar otras sustancias, como los cosméticos y una de las aplicaciones que se están poniendo a prueba es si resultaría un buen vehículo para la terapia genética, que precisa de ambulancias moleculares capaces de conducir fragmentos de ADN hasta las células necesitadas de reparación.

Algunos especialistas creen que todos estos ejemplos indican un cambio de paradigma: "El 95% de las moléculas sintéticas se pueden obtener por microorganismos", afirma Jaume Mir, un químico que dirige la empresa Bionanomics, creada en enero de este año y que ofrece "métodos biotecnológicos para conseguir moléculas hasta hoy generadas mediante síntesis química de productos abióticos".

En realidad, lo que se está planteando es la sustitución de la química del petróleo por la química de los microorganismos: "Hablamos de obtener moléculas por un sistema en que el reactor no sea el petróleo sino un microorganismo, porque éstos tienen una gran capacidad de síntesis de moléculas muy diversas, ya que mutan y cambian su alimentación con gran facilidad", comenta Mir.

Las ventajas, además de reducir la dependencia del petróleo, se cifran en que los microorganismos no son reactivos peligrosos, consumen poca energía ya que trabajan a temperatura ambiente, no generan residuos apreciables y son biodegradables. Un ejemplo de esto último es un poliéster biodegradable llamado polihidroxialcanoato, apto para hilo de sutura quirúrgica, pero también para redes de pesca. Usado en éstas evita el grave problema que provoca su abandono en el mar, que causa durante largo tiempo la muerte accidental de peces.

El obstáculo principal es que la industrialización de estos procesos requiere fuertes inversiones en investigación, al tratarse de un campo aún poco estudiado. Sin embargo, Mir está convencido de que el esfuerzo vale la pena: "En un futuro cercano tendremos biorrefinerías que, en lugar de petróleo, utilizarán como materia prima a la biomasa".