El grupo de investigación de Bioingeniería y Terapia Celular de la Universidad Católica de Valencia (UCV) ha conseguido desarrollar nuevos materiales avanzados con multitud de aplicaciones industriales de bioprocesado, en la agricultura, el tratamiento de aguas, la industria del papel, o como fuente alternativa de plásticos no biodegradables; y biomédicas, como las lentes de contacto, las prótesis de córnea, soportes biodegradables para medicina regenerativa o soportes biodegradables para regenerar tejido.

La investigación, cuyo máximo responsable es Ángel Serrano -profesor del Grado en Biotecnología de la UCV-, ha sido publicada en la prestigiosa revista científica Scientific Reports, del grupo Nature.

EL DESCUBRIMIENTO REDUCE AMPLIAMENTE EL COSTE DEL MATERIAL

Uno de los componentes de estos nuevos biomateriales es el alginato, un polímero de origen natural (un tipo de material como el almidón o la seda) que puede obtenerse de diversas fuentes renovables como las algas pardas o el cultivo de diversos microorganismos. Entrecruzado con cloruro de calcio, el alginato forma hidrogeles -otro tipo de materiales blandos, elásticos y que se hinchan en presencia de agua- muy prometedores en distintas aplicaciones debido a que no es tóxico, es biodegradable y biocompatible, y tiene un bajo coste en comparación con otros polímeros.

Sin embargo, estos hidrogeles carecen de las propiedades mecánicas y de difusión de agua adecuadas para muchas de las mencionadas aplicaciones. Esa carencia la solucionan las excelentes propiedades del otro componente de estos nuevos materiales: el óxido de grafeno, nanomaterial derivado del grafeno, una sustancia compuesta por carbono puro y doscientas veces más resistente que el acero actual más fuerte.

El gran inconveniente del grafeno es su alto coste y es donde radica la gran relevancia de la investigación llevada a cabo por los científicos de la Universidad Católica de Valencia. El equipo de expertos ha descubierto que una minúscula cantidad de la síntesis del óxido de grafeno con un alto contenido de cloruro cálcico es capaz de aumentar enormemente la resistencia mecánica a compresión y la velocidad de difusión del agua del alginato.

Por esa razón, los nuevos nanocompuestos desarrollados por los investigadores de la UCV son “muy prometedores” para muchas aplicaciones industriales de bioprocesado y biomédicas “que requieren urgentemente hidrogeles de bajo coste con propiedades mecánicas y de difusión de agua mejoradas”, según expone Serrano.

LA OFTALMOLOGÍA Y LA ODONTOLOGÍA, GRANDES BENEFICIADAS

Otro de los inconvenientes previos al trabajo realizado por el equipo de Serrano era que, tras la adición de óxido de grafeno a los hidrogeles, se producía un cambio a color negro del material base. Gracias a que la adición de este nanomaterial es mínima, en los materiales desarrollados por los investigadores de la UCV se ha conseguido que el nanocompuesto de hidrogel conserve sus propiedades de transparencia.

Por ello, el espectro de aplicaciones de estos nuevos materiales se ha ampliado a campos médicos como la oftalmología y la odontología “donde conservar la transparencia del material es esencial”, apunta el profesor del grado en Biotecnología.

La investigación ha sido publicada en la revista Scientific Reports, del grupo Nature, bajo el título Enhancement of water diffusion and compression performance of crosslinked alginate films with a minuscule amount of graphene oxide (Aumento de la difusión de agua y del rendimiento de compresión de películas de alginato entrecruzado con una minúscula cantidad de óxido de grafeno). Scientific Reports es una amplísima científica que cubre todas las áreas de las ciencias naturales y que se ha convertido recientemente en la más grande del mundo.