En el Instituto IMDEA Materiales, está emergiendo una nueva línea de investigación con el potencial de cambiar la manera en que tratamos las lesiones y las enfermedades degenerativas.

El objetivo: crear tejidos e implantes capaces de regenerar partes del cuerpo humano, desde el hueso y el cartílago hasta los ligamentos y los tendones.

«Quiero centrarme en el desarrollo de nuevas estrategias de ingeniería de tejidos», explica el Dr. Pedro J. Díaz-Payno, responsable del nuevo grupo de investigación en Ingeniería de Tejidos y Materiales Biomédicos del instituto.

“En mi caso, eso significa diseñar biomateriales avanzados y organoides – modelos miniatura de órganos – que puedan utilizarse en la medicina regenerativa.”

“En última instancia, lo que quiero es generar tejidos funcionales e incluso órganos completos, en lugar de ofrecer soluciones parciales que actúen solo como parches temporales para el problema del paciente.”

Tras años de especialización en este campo durante su doctorado y su etapa posdoctoral, el Dr. Díaz-Payno ve en España un terreno fértil para la innovación. Como un área de investigación en rápido crecimiento, la ingeniería de tejidos tiene el potencial de ofrecer nuevas soluciones para enfermedades que hoy cuentan con opciones de tratamiento muy limitadas.

Es el fundador y presidente de la nueva Sociedad Española de Medicina regenerativa e Ingeniería de Tejidos (SEMIT).

«Tomemos el cáncer de hueso como ejemplo», señala el Dr. Díaz-Payno. «Cuando el hueso afectado debe ser extirpado, se genera un hueco vacío que normalmente se rellena con hueso de donante, un injerto óseo de otra parte del cuerpo o una pasta cerámica. Sin embargo, estas soluciones no siempre funcionan bien para todos los pacientes.»

«Puede haber problemas de compatibilidad o riesgos de transmisión de enfermedades que comprometen el bienestar del paciente. Por eso, quienes trabajamos en ingeniería de tejidos queremos fabricar un hueso que sea verdaderamente tuyo, diseñado específicamente para ti, con las propiedades mecánicas adecuadas y una composición personalizada», añade.

«Gracias a los nuevos avances tecnológicos, como la fabricación avanzada de materiales y la manufactura aditiva, ya es posible construir soluciones tan complejas.»

El nuevo grupo del Dr. Díaz-Payno representa el paso más reciente del instituto hacia el campo de los materiales biomédicos.

IMDEA Materiales ya cuenta con un ecosistema consolidado de investigación biomédica, con grupos dedicados a biomateriales y medicina regenerativa, biometales, recubrimientos y dispositivos, así como a materiales bioinspirados, inteligentes y vivos.

El nuevo grupo se centrará en el desarrollo de andamios avanzados basados en biomateriales porosos 3D para diversas aplicaciones de ingeniería de tejidos musculoesqueléticos, como el hueso, el cartílago, los ligamentos, el menisco y otros tejidos conectivos.

«En España, actualmente hay pocas personas que trabajen en lo que yo me especializo: el diseño de implantes mediante liofilización avanzada, de tipo esponjoso, con una arquitectura de poros modulada. Estos son de bajo peso y especialmente interesantes como productos listos para usar”, explica.

«Estas matrices secas permiten que las células penetren fácilmente y depositen su propio tejido. Esto se diferencia de los hidrogeles, los cuales pueden llegar a ser demasiado densos, limitando su uso en implantes regenerativos.»

Las aplicaciones de esta investigación van más allá de la reparación del daño tisular.

Estos biomateriales también pueden utilizarse para crear modelos de enfermedades: sistemas de tejidos cultivados en laboratorio que imitan órganos humanos y permiten a los científicos probar nuevos fármacos sin recurrir a la experimentación animal.

«Reducir las pruebas con animales es uno de los grandes objetivos de los programas de investigación actuales en Europa y Estados Unidos», afirma el Dr. Díaz-Payno.

«Los modelos de órganos creados mediante ingeniería de tejidos pueden ayudarnos a estudiar enfermedades y respuestas a fármacos de una forma más ética y realista.»

De cara al futuro, el Dr. Díaz-Payno imagina un escenario en el que los tejidos crecidos en laboratorio puedan sustituir muchas prótesis. Incluso podrían actuar como minibiofactorías, produciendo proteínas terapéuticas o compuestos complejos que actualmente se obtienen de animales y que no pueden sintetizarse mediante sistemas convencionales de células microbianas o animales en 2D.

«El cuerpo humano tarda nueve meses en desarrollarse dentro del útero, y eso implica una increíble complejidad de factores de crecimiento y señales mecánicas”, reflexiona. «Lo que podemos recrear en el laboratorio aún es mínimo en comparación. Por eso necesitamos desarrollar tecnologías disruptivas y nuevas estrategias de investigación que aceleren este proceso.»