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Un hidrogel se define como una red tridimensional (3D) de polímeros hidrofílicos que puede hincharse y retener una gran cantidad de agua manteniendo su estructura gracias a la interacción entre las cadenas de los polímeros que lo forman. Existen hidrogeles naturales, como el colágeno, pero también pueden producirse de forma sintética. Se utilizan para fabricar lentes de contacto, productos de higiene o apósitos para heridas y también para la administración de fármacos e incluso para la ingeniería de tejidos.
Los investigadores del Grupo de Biotecnología Molecular e Industrial (GBMI) de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) han desarrollado un nuevo método de producción de hidrogeles para el tratamiento de heridas crónicas y, en general, para la mejora del cuidado de la piel.
El nuevo método desarrollado es sencillo, rápido y versátil y se basa en el autoensamblaje in-situ entre biopolímeros y nanopartículas funcionales. Estas nanopartículas de compuestos fenólicos naturales con propiedades antioxidantes y antimicrobianos ejercen el doble rol de elementos funcionales y estructurales dentro de la matriz del hidrogel.
Con este método, los investigadores de la UPC han desarrollado un prototipo de hidrogel que se ha validado para su aplicación en el tratamiento de heridas crónicas. Las heridas crónicas, como las úlceras de decúbito o de diabetes, requieren una atención médica intensiva y costosa, ya que tienen una elevada carga de bacterias y de tejido inflamado. Los productos que actualmente existen en el mercado para tratar heridas crónicas están dirigidos a su cuidado paliativo, limitándose a absorber los exudados de las heridas y mantener el entorno húmedo favorable para la curación de la herida. Los productos más avanzados liberan algún agente antimicrobiano, por ejemplo, sales de plata, cuya toxicidad hacia las células es ampliamente reconocida. Estos principios activos no inciden sobre otros aspectos bioquímicos que influyen en la complejidad de las heridas crónicas.
Para ello, la formulación de este hidrogel multifuncional se basa en ácido hialurónico modificado y enriquecido con nanopartículas hibridas de metal-lignina. Estas partículas confieren al hidrogel excelentes propiedades antimicrobianas y antioxidantes y, a la vez, le permiten regular la actividad de las enzimas oxidativas y proteolíticas implicadas en la cronicidad de la herida.
Beneficios del autoensamblaje del hidrogel
La tecnología de autoensamblaje del hidrogel permite utilizar diferentes polímeros y diferentes nanopartículas creando un hidrogel específico para la aplicación cutánea que se desee. Por ejemplo, se pueden incorporar a las nanopartículas aceites esenciales, biomoléculas o incluso células para la regeneración del tejido. Ajustando las proporciones de los elementos que componen el gel – biopolímeros y nanopartículas – se obtienen hidrogeles con propiedades mecánicas concretas para su aplicación en distintos formatos (apósitos, films, recubrimientos, cremas, etc.).
Los beneficios más importantes de los hidrogeles nanocompuestos son:
· Los componentes activos (nanopartículas) son a su vez elementos estructurales, que promueven el autoensamblaje del hidrogel.
· Sus múltiples bio-actividades: antioxidante, inhibición de los enzimas causantes de la cronicidad de las heridas y actividad antimicrobiana.
· Una liberación controlada de los nano agentes bioactivos presentes en el hidrogel permite evitar la toxicidad y prolongar su actividad.
· El método de preparación es sencillo y respetuoso con el medio ambiente.
· El producto es seguro para el uso en humanos y aplicaciones biomédicas.
La tecnología ha sido validada in-vivo en modelo animal y se ha demostrado su eficacia para regenerar la piel. Además, se han realizado análisis hematológicos que han confirmado la ausencia de inflamación en la herida.
Esta tecnología está disponible para su explotación bajo licencia (la patente ha sido depositada en 2021) o través de un acuerdo de colaboración.