Investigadores de la Universidad de Castilla-La Mancha (UCLM) participan en el mayor proyecto europeo hasta la fecha, analizando los niveles de toxicidad del grafeno y las diversas formulaciones para el desarrollo de fármacos inteligentes y sistemas electrónicos que circulen por el organismo.
La biomedicina avanza con soluciones cada vez más sorprendentes. En los últimos años está explorando la utilización de nuevos materiales que puedan ser introducidos en el organismo, actúen como sensores de diferentes parámetros vitales y además sean plataformas de transporte inteligentes para llevar a los fármacos justamente donde se necesitan. Incluso, compuestos que realicen todas estas funciones al mismo tiempo y que supongan un avance sin precedentes en la manera en que se combaten algunas patologías.
Qué pasos hay que dar antes de usar el grafeno en medicina
El llamado a protagonizar esta revolución es el grafeno, un material bidimensional basado en grafito, para el que ya se han descubierto infinidad de aplicaciones en el ámbito de la tecnología y la electrónica, y sobre el que ahora se están investigando una serie de usos nuevos en el ámbito de la biomedicina, capaces de abrir un nuevo escenario en la medicina.
El horizonte de esperanza y de aplicación de este nuevo material es amplísimo, sin embargo, antes de comenzar a emplearlo e integrarlo en el organismo hay que realizar una serie de comprobaciones, destinadas a garantizar la seguridad de las personas que recibirán estos tratamientos en el futuro.
Uno de los de investigadores que analizan la compatibilidad del grafeno con el cuerpo humano es Javier Frontiñán, del Área de Biología Celular de la Facultad de Medicina de Ciudad Real de la Universidad de Castilla-La Mancha. Se trata de una línea de trabajo de mucho interés, enmarcada en el macroproyecto europeo Graphene Flagship, que hasta la fecha es el que más financiación ha tenido en toda la Unión Europea, y el que participan decenas de grupos de todo el continente, que abordan la aplicación del grafeno desde todos los puntos de vista: desde las más tecnológicas, con el desarrollo de chips; hasta otras más biológicas, que es en la que se enmarca ésta, sobre el uso del grafeno en soluciones de biomedicina.
“Nuestro trabajo consiste en caracterizar cómo se relaciona el grafeno con sistemas vivos, con células”, afirma Javier Frontiñán.
Qué investiga este grupo de la UCLM
Como se trata de un material totalmente nuevo, no se conocen los efectos que puede tener en el organismo, de ahí que este grupo de la Universidad de Castilla-La Mancha analice cómo interacciona con las células, si éstas son capaces de interiorizarlo, si se puede unir a la membrana celular, así como su nivel de toxicidad. “Se trata de un material nuevo, y tenemos que ver hasta qué concentraciones son seguras”, asegura este investigador.
El grupo de Javier Frontiñán se ha especializado en el trabajo con modelos celulares, y hasta ahora ha determinado las concentraciones en las que este material es seguro, que dependen también de su formulación, porque no todos los grafenos son iguales.
Para su uso médico, explica este investigador, se tienen que conocer aspectos como el tiempo de exposición que soporta el organismo y el tipo de daño que puede generar, aspectos muy complejos de analizar, pero que resultan esenciales antes de poder emplear este material en cualquier aplicación de tipo biomédico. “En un principio, se puede afirmar que sí es compatible con los usos en biomedicina. Todo va a depender de la dosis, del tipo de exposición y de la cantidad de material que haya en contacto”, dice.
Cuáles son los efectos del grafeno sobre el organismo
Pero, qué efectos tiene el grafeno sobre el organismo. Pues dependen tanto del uso que se le vaya a dar como de las concentraciones. Porque no es lo mismo desarrollar dispositivos basados en grafeno adheridos a la ropa y destinados a obtener información de algunos parámetros vitales, que trabajar en un sistema de transporte de fármacos en el interior del cuerpo o de un dispositivo electrónico subcutáneo.
Por lo general, según ha comprobado en sus estudios este equipo de investigación, una exposición inadecuada a este material se traduce en la muerte celular debido a un “estrés oxidativo”. Del mismo modo, también ha constatado que cambiando la formulación del grafeno se consigue reducir la muerte de las células, hasta alcanzar niveles seguros.
“Nuestro trabajo consiste en ver qué formulaciones podemos utilizar para que sea seguro. Y analizamos su actividad para describir por qué mata a las células y en qué concentraciones”, explica el investigador de la Universidad de Castilla-La Mancha.
Qué aplicaciones puede tener el grafeno en biomedicina
Por el momento, los usos biomédicos del grafeno están por explorar, ya que se trata de una línea de trabajo que apenas tiene una década. Por ejemplo, se puede utilizar como medio de transporte inteligente de fármacos y que los lleve a un tipo de célula específica; puede funcionar como un sensor en la sangre, que emita información sobre algunos aspectos del organismo… “no deja de ser un soporte, una estructura, muy pequeñita, que puede ser modificada en función del interés para que tenga una aplicación determinada”.
En el marco del proyecto Graphene Flagship, Javier Frontiñán mantiene una estrecha colaboración con el grupo MSOC Nanochemistry de la Universidad de Castilla-La Mancha, dirigido por Ester Vázquez.
Si el equipo de Javier Frontiñán se centra en conocer los efectos del grafeno sobre las células, el de Ester Vázquez trabaja en el desarrollo y formulación de tipos de grafeno. Y hasta la fecha ha conseguido dar un paso muy importante y que abre un horizonte esperanzador para la utilización de este material en el organismo humano.
Qué tipo de grafeno ha desarrollado este grupo de la UCLM
Concretamente, el equipo dirigido por Ester Vázquez ha desarrollado un método de preparación de grafeno “muy sencillo y a base de grafito”, con un tratamiento mecanoquímico, con ausencia de disolvente, “totalmente sostenible, porque no utilizamos disolventes orgánicos y los materiales que utilizamos para la exfoliación se reciclan”.
El grafeno es un material altamente hidrófugo, difícil de dispersar en soluciones acuosas y este equipo ha salvado este escollo, porque “conseguimos un material que se dispersa en agua, que podemos preparar de distintos tamaños, con diferentes composiciones químicas”, asegura Ester Vázquez.
Este grupo experimenta con diferentes síntesis, para lo que aprovechan la información obtenida por Javier Frontiñán. “Estamos hablando de materiales que tienen una distribución de tamaños y controlar exactamente su efecto y las propiedades del material para que den la respuesta deseada y no se salga de ahí. Controlar cómo la estructura del material influye en la respuesta final en el organismo”, afirma esta investigadora.
En el mercado, todavía no hay dispositivos o fármacos basados en el grafeno, ya que se lleva relativamente poco tiempo trabajando con este material, pero, sin duda, se está a las puertas de un cambio radical en la medicina, que se abrirá no solamente a nuevos tipos de fármacos, sino también a dispositivos electrónicos que operen en el interior del cuerpo.
