En la industria de la confección es común mezclar fibras naturales y sintéticas. Toman el algodón y agregan poliester para hacer ropa más suave, respirable y libre de arruga.

Ahora los investigadores en la universidad de Washington están utilizando el mismo principio para usos biomédicos. Mesclando el kitosán, encontrado en las cáscaras de cangrejos y camarones, con un poliester industrial, se crea un nuevo material prometedor para los tubos minúsculos que apoyan la reparación de un nervio separado, y hasta podría servir a otras aplicaciones médicas. La fibra híbrida combina las cualidades biológicas favorables del material natural con la fuerza mecánica del polímero sintético.

“Una guía de nervio requiere condiciones muy terminantes. Necesita ser biocompatible, estable en la solución, resistente al colapso y también flexible, de modo que los cirujanos puedan suturarlo al nervio,” dijo Miqin Zhang, profesor de ciencia material e ingeniería en la UW y autor importante del documento ahora accesible en línea en el diario Advanced Materials. “Esto resulta ser muy difícil.”

Después de que una lesión separa un nervio periférico, tal como uno en un dedo, las terminaciones nerviosas continúan creciendo. Pero para recuperar el control del nervio los cirujanos deben ensamblar los dos fragmentos. Para los cirujanos resulta más difícil injertar un nervio. La práctica quirúrgica actual es atar los tubos minúsculos, llamados las guías de nervio, que acanalan los dos fragmentos hacia uno.

Los guías del nervio comerciales de hoy se hacen de colágeno, una proteína estructural derivada de las células animales. Pero el colágeno es costoso, la proteína tiende a accionar una inmuno respuesta y el material es débil en ambientes mojados, tales como ésos dentro del cuerpo.

La fuerza de la guía del nervio es importante para las células nerviosas de florecimiento.

“Este conducto sirve como una guía para proteger la neurona contra lesión,” dijo Zhang. “Si el tubo se hace de colágeno, es difícil mantener el conducto abierto porque cualquier tensión lo haría colapsar.”

Zhang y los colegas desarrollaron una alternativa. El primer componente de su material, policaprolacton, es un poliéster fuerte, flexible, biodegradable y de uso general en suturas. No es conveniente por sí mismo para el uso como guía del nervio porque las células a base de agua no tienden a crecer superficies de poliéster repelentes al agua.

El segundo componente, kitosán, se encuentra en las cáscaras de crustáceos. Es barato, fácilmente disponible, biodegradable y biocompatible, lo que significa que no accionará una inmuno respuesta. El kitosán tiene una superficie áspera similar a las superficies encontradas dentro del cuerpo en que las células se pueden atar. El problema es la inflamación del kitosán en el agua, haciéndolo débil en ambientes mojados.

Los investigadores combinaron las fibras en escala nanométricas, primero usando una técnica llamada electrospinning para dibujar los materiales dentro de fibras escalo-nanométricas, para después tejer las fibras juntas. El material resultante tiene una textura similar a la de las fibras nanonisadas similares al tejido conectivo de las células humanas que rodean el cuerpo.

Los dos materiales son diferentes y difíciles de mezclar, la mezcla apropiada es crucial porque las fibras imperfectamente mezcladas crean puntos débiles.

Zhang y sus colegas construyeron prototipos de guías de nervio que medían 1.5 milímetros (0.06 pulgadas) en diámetro, y entre cinco y 15 centímetros (dos a seis pulgadas) de largo. Probaron una guía hecha de la mezcla del kitosán-poliester contra otro biomaterial bajo estudio, el ácido polilacticcoglicolico, y una guía disponible en el comercio del colágeno.

De los tres materiales, la armadura del kitosán-poliester demostró el funcionamiento más constante para la fuerza, la flexibilidad y la resistencia a la compresión bajo condiciones secas y mojadas. Bajo condiciones mojadas, en las cuales los investigadores dicen que imita mejor las condiciones del cuerpo, la mezcla del kitosán-poliester requirió dos veces más fuerza para cerrar y empujar el tubo a medio camino que el otro biomaterial, y ocho veces más fuerza que el tubo de colágeno.

El nuevo material demostró ser una promesa para las guías de nervio pero también funcionaría bien para los vendajes de heridas, los injertos del corazón, los tendones, ligamento, cartílago, reparación de músculos y otros usos biomédicos, dijo Zhang.

La investigación fue financiada por la National Science Foundation a través de una subvención a la UW, Centro de Investigación de Ingeniería de Biomateriales. Los co-autores del documento son Richard Ellenbogen, Narayan Bhattarai, Li Zhensheng, Jonathan Gunn, Mateo Leung, Ashleigh Cooper, Dennis Edmonson y Omid Veiseh de la UW, Hong-Ming Chen, del Consejo Nacional de Yang-Ming University, en Taiwán, y Yong Zhang de la Universidad Nacional de Singapur.

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