Biomineralización: una nueva frontera en materiales

Publicado en Chile Científico.
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Uno de los campos más interesantes en el estudio de biomateriales es la biomineralización. Una forma de resumir los aspectos involucrados en este campo es preguntarse: ¿Cómo hacemos estructuras duras como huesos usando simplemente células, proteínas u otros minerales en el medio ambiente? También podemos preguntarnos: ¿Cómo podemos hacer dientes, huesos y otras estructuras usando el calcio presente en la leche, por ejemplo, o cómo los moluscos construyen sus estructuras bajo el agua, con elementos como el calcio o el magnesio presentes en el líquido que los rodea?

Uno de los aspectos a estudiar en el campo de la biomineralización es cómo se forman los cristales de calcio, usualmente carbonato de calcio o fosfato de calcio, a partir de un evento denominado nucleación, que es el momento cuando los iones de calcio y carbonatos / fosfatos se agrupan para formar dichos cristales. Estos cristales son las unidades estructurales básicas que construirán las estructuras mineralizadas, como huesos, dientes, espinas y muchas otras.

Sin embargo, el momento cuando se forman los cristales de calcio no es el único elemento interesante a investigar. Si analizamos un cristal de carbonato de calcio, por ejemplo, podemos ver que su versión standard, es decir, el cristal producido sólo con carbonato de calcio, es muy diferente a la de los cristales de carbonato de calcio que encontramos en, por ejemplo, en el nacre de algunas ostras, o las espinas de erizo de mar.

La investigación que realizamos en NYU College of Dentistry, como parte del grupo del Dr. John Spencer Evans, está orientada a describir esas diferencias, así como también el rol que cumplen dichas proteínas en el proceso de mineralización y cuáles son sus funciones específicas en la nucleación de esos cristales. Esto a través de dos líneas de investigación: usando como modelos de estudio proteínas recombinantes que están presentes en moluscos como el erizo de mar1  u ostras productoras de perlas como la Pinctada Fucata durante el proceso de mineralización de sus estructuras esqueletales2.

Cabe preguntarse: ¿Por qué es importante esta investigación? En palabras de un experto en el tema, el Dr. Gaurav Jain, también investigador en NYU College of Dentistry: “Esta investigación va mas allá de lo odontológico, porque si bien puede llevar a la creación de nuevos materiales dentales, también puede llevar a la aparición de materiales con uso en la agricultura, aviación, incluso protección anti-balas”. Esta investigación, al igual que la mayoría de la ciencia, parece ser extremadamente oscura y alejada de la vida cotidiana, pero sus efectos son más cercanos de lo que nos podemos imaginar. Cristales de calcio como los que nosotros investigamos, tienen numerosos usos como enriquecedores de suelos agrícolas, o bien son usados para dar el color “marfil” en muchas pinturas que usamos en nuestras casas.

Finalmente, esta investigación es necesaria y es nuestro deber como científicos demostrar, más allá de nuestras conferencias y revistas científicas, la relevancia de nuestro trabajo y hacerlo importante para nuestro país. Es nuestra misión establecer vínculos con otros científicos, con empresas, con nuestros estudiantes, para generar más conocimiento. Se necesita entregar oportunidades para que la comunidad científica investigue, colabore y produzca tecnología, plataformas de difusión como esta y financiamiento para los laboratorios, donde la ciencia nace, se hace, se inventa. No en ministerios improvisados u oficinas burocráticas.

 

Referencias:

1 Financiada por el U.S. Army Research Office, Life Sciences Division

2 Financiada por el US Department of Energy, Division of Materials Sciences and Engineering

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