*Juan Valerio Cauich Rodríguez

En 1920 Hermann Staudinger propuso el término macromolécula, sugiriendo la existencia de un compuesto químico formado por la unión covalente de pequeñas moléculas llamadas monómeros o unidades. Son estas unidades repetitivas las que le dan origen hoy en día a los polímeros que van desde materiales comunes de uso cotidiano como el polietileno (PE), polipropileno (PP), poliestireno (PS), policloruro de vinilo (PVC) o el polietilen tereftalato (PET) hasta polímeros de ingeniería como el policarbonato (PC).

Staudinger —Premio Nobel de Química— nunca se imaginó que gracias a este simple concepto hoy en día se pueden sintetizar macromoléculas con composición, estructura y propiedades diseñadas a la medida y que puedan tener un impacto ya sea en el desarrollo de biomateriales o como soportes en la ingeniería de tejidos. No obstante, es importante destacar que las bases teóricas de las propiedades en solución de muchos sistemas poliméricos actuales serían desconocidas sin las contribuciones adicionales de P.J. Flory o P.G. de Gennes.

Esta visualización clásica de un polímero ayudó a desarrollar conceptos más profundos como la biocompatibilidad, donde propiedades como la composición, estructura, rugosidad, grado de humectabilidad, entre otras, tienen un efecto en la interacción de polímeros con elementos biológicos.

Y como estamos conmemorando cien años de la ciencia de polímeros, sería injusto dejar fuera las contribuciones de otros investigadores reconocidos con el Nobel de Química. Por ejemplo, Herman F. Mark, K. Ziegler y G. Natta quienes hicieron aportaciones para Para desarrollar materiales naturales o sintéticos de uso médico. Por su parte A.J. Heeger, A. McDiarmid y H. Shirakawa realizaron contribuciones que sirvieron de inspiración para la elaboración de materiales usados en la regeneración ósea y de nervios periféricos. Finalmente, los trabajos de Y. Chauvin, R.H. Grubss, R.R. Schrock han contribuido en la producción de biomateriales absorbibles.

Esta revisión no estaría completa sin mencionar los trabajos de otros investigadores poliméricos que han dejado un gran legado en este campo. Por ejemplo, Otto Wichterle quien desarrolló hidrogeles o polímeros absorbentes de agua a base de PHEMA que hoy encuentra aplicaciones en lentes de contacto blandos. Desarrollos posteriores hicieron que la liberación de un principio activo fuera en respuesta a distintos estímulos químicos (pH) o físicos (temperatura, luz, etc.), sentando las bases para la liberación controlada de los mismos. Actualmente, los polímeros portadores de fármacos o conjugados polímero-fármaco propuestos por H. Ringsdorf siguen siendo alternativas atractivas para la dosificación controlada de numerosos compuestos contra el cáncer.

En 1938, Otto Bayer desarrolló los poliuretanos, que, en mi opinión, son de los materiales poliméricos más versátiles que pueden usarse en distintos campos, incluyendo la medicina. Este tipo de desarrollo dio paso a la fabricación de poliuretanos segmentados con aplicaciones que van desde hidrogeles hasta sustitutos de tejidos blandos como injertos vasculares o incluso sustitutos de tejido duro como el hueso.

Por su parte la polimerización aniónica viva, atribuidas a Szwarc en 1956 o las polimerizaciones radicalarias controladas (NMP, ATRP, RAFT) han permitido el desarrollo de estructuras con bloques bien definidos, con pesos moleculares controlados y polidispersidades bajas que son muy útiles en la ingeniería macromolecular donde se controla igualmente la composición, la funcionalidad y topología de distintos copolímeros.

DESARROLLO DE BIOMATERIALES DE ORIGEN POLIMÉRICO. Los polímeros pueden clasificarse con base a su desempeño mecánico como fibras, elástomeros y plásticos, estos últimos los que actualmente asociamos a numerosos problemas de contaminación, sin reconocer su importante aporte al desarrollo de materiales para uso médico. Plásticos como el polietileno de ultra alto peso molecular son usados como copa acetabular durante una artoplastia total de cadera o como base de la prótesis metálica en una artroplastia de rodilla; en tanto, el polipropileno puede usarse en suturas quirúrgicas; mientras que el PET es altamente codiciado en injertos vasculares.

Los polímeros también se pueden clasificar con base en su estabilidad o biodegradabilidad. Si bien es cierto, que por cuestiones ambientales nos gustaría que los polímeros desaparecieran en un tiempo corto y no fueran a parar en los océanos, es precisamente esta estabilidad la que los hace también útiles en medicina.

Sería inconcebible un cemento óseo para fijar una prótesis de rodilla, cadera u hombro que se degradara en el cuerpo humano después de 4 semanas. Estos acrílicos, específicamente PMMA, están diseñados para durar más de 10 años en contacto con hueso y una prótesis metálica. Un injerto vascular de alto calibre debe durar igualmente varios años tras un procedimiento altamente invasivo.

Sin embargo, para ciertas áreas de la medicina, la degradación a corto plazo es altamente deseable, por ejemplo, en el desarrollo de membranas de regeneración guiada (ósea) donde se requiere una degradación en 4 o 8 semanas con subproductos no tóxicos para el organismo.

Cuando hablamos de polímeros en medicina debemos pensar también en los polímeros que tendrán un contacto externo con tejidos y fluido corporales (lentes de contacto o sustitutos de piel), así como los numerosos dispositivos médicos que están en contacto con sangre tales como catéteres, oxigenadores, etc.

CONCLUSIONES. ¿Usar o no usar los plásticos? Como miembro de la comunidad polimérica de México y como ferviente promotor de su uso en medicina, creo que no hay tal dilema. Sabemos que existen plásticos biodegradables sintéticos o a partir de biomasa, e infinidad de opciones que reducen su impacto negativo en el ambiente. Sin embargo, el uso de materiales poliméricos en medicina es más complicado ya que no existe un polímero universalmente biocompatible, ya que cada microambiente biológico es muy particular y con demandas muy específicas.

Tal vez es momento de voltear a ver a la materiobología o los biomateriales de origen natural como la elastina, los polisacáridos sulfatados de origen marino, los péptidos antimicrobianos; así como el papel de los elementos traza en la mecanobiología y la angiogénesis; y considerar el verdadero impacto de la biotecnología y la nanotecnología en la efectividad en el diseño de sustitutos biológicos. Además de valorar el uso de nanopartículas para la liberación controlada de fármacos en pulmones o incluso en el desarrollo de vacunas a través de la terapia génica para combatir la COVID-19.

Solamente continuando con este legado iniciado por Hermann Staudinger en 1920 podremos decir que sus enseñanzas no han caído en saco roto.

* El Dr. Juan Valerio Cauich Rodríguez es Profesor/Investigador del Centro de Investigación Científica de Yucatán A.C. en la Unidad de Materiales y es miembro del Sistema Nacional de Investigadores Nivel II, realiza investigación en polímeros con aplicaciones médicas incluyendo acrílicos para cementos óseos, poliuretanos para aplicaciones cardiovasculares y recientemente modificación de mat