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Javier Gil. Materiales para la innovación / La inteligencia de los materiales

16 de abril de 2010

Invitado a la jornada de Materiales para la innovación. La inteligencia de los materiales, Javier Gil explicó, en su conferencia “Materiales con memoria de forma, oportunidad y campos de uso,” cómo la investigación científica y los avances tecnológicos han ido cada vez más para aumentar la calidad de vida de las personas. Por ejemplo, y según Javier: “El futuro no está en crear nuevos materiales para sustituir los tejidos, sino en que sean los propios tejido humanos que lo hagan. Es decir, la piel artificial se deja de hacer.” El mundo de los biomateriales es mucho más humano.

- Javier Gil, Catedrático del Departamento de Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica y Vicerrector de Investigación e Innovación de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) (Barcelona), te doy la bienvenida a esta Jornada organizado por el Observatorio del Diseño y la Arquitectura en Murcia.
Quería empezar con la pregunta. La naturaleza ¿tiene memoria?

Sí, yo creo que la naturaleza tiene memoria. Cuando llegamos a sistemas complejos y que no vemos solución desde el punto de vista físico-químico o mecánico en ingeniería, nos fijamos sobre todo en la naturaleza. Ni podemos, en muchísimas ocasiones, llegar a las prestaciones que la propia naturaleza tiene. Los adhesivos, pues el mejor adhesivo es el de muchos moluscos, en los cuales que la adhesión es altísima, no podemos competir. La fijación de los ligamentos o tendones al hueso, no podemos competir. La sustitución de un órgano o de un diente, no tenemos las mismas propiedades. Por eso la naturaleza siempre nos enseña las estrategias de la buena solución. En la naturaleza hay memoria.

Te pongo otro ejemplo. Si yo cierro los ojos, veo cómo eres. O sea, me acuerdo perfectamente de cómo eres o de cómo es tu compañero o la sala en la que estoy. Eso, desde el punto de vista científico, es complicadísimo. Es decir, los grandes súper ordenadores muchas veces no pueden ni hacerlo. Por tanto, estamos en otro orden de magnitud. Los tejidos naturales no son igualables, las mejores pértigas para saltar no son comparables a un arbusto del Caribe, que es capaz de doblarse con un viento huracanado. Es decir, yo creo que esto que has dicho tú de que la naturaleza tenga memoria, yo pienso que tiene el secreto de muchísimo avance tecnológico para todo y para el bienestar social también.
 
- ¿Necesitamos saber?

La verdad es que, en muchos aspectos, si queremos avanzar tenemos que hacerlo así. Yo, por ejemplo, trabajo en un campo que creo que es de mucho futuro, son los biomateriales. Los biomateriales que tenemos que poner en el cuerpo humano para sustituir órganos o funciones con el fin de mantener una buena calidad de vida con el máximo de prestaciones posibles. Claro, las personas que están naciendo ahora en estos momentos, quizá su esperanza de vida sean 100 años o 110 años. Estas personas, los tejidos o el organismo no está preparado para estos grandes tiempos de permanencia. Pero, vemos en ingeniería y los especialistas en biomateriales, que no podemos sustituir los tejidos naturales por artificiales, lo que explicaba de las prótesis de cadera de metal, los implantes dentales, no tienen las mismas propiedades que las naturales.

El futuro no está en crear nuevos materiales para sustituir los tejidos, sino en que sean los propios tejidos humanos que lo hagan. Es decir, la piel artificial se deja de hacer. Lo que hacemos ahora es coger piel del propio paciente, células del propio paciente, epidérmicas, cultivarlas en un laboratorio, darles de comer, para que crezcan y cuando se ha formado el tejido se lo volvemos a colocar, no hay rechazo, porque es del propio paciente. Si lo hacemos artificialmente lo podemos hacer, podemos hacer prácticamente el mismo tejido, pero ¿cómo lo colocamos?, ¿Cómo lo adherimos a la piel? Siempre hay un problema bacteriano importantísimo. Sin embargo, lo que tenemos un poco los de ingeniería de materiales es intentar hacer las piezas del organismo en un laboratorio, pero que sean las propias células y volverlo a colocar.

No sé si he explicado un poco la estrategia, pero la piel artificial que ha generado el propio paciente, un tejido, esto se llama ingeniería de tejidos, no puede competir con cualquier polietileno, polímero artificial, esa es mucho mejor, y el paciente lo acepta perfectamente. El tema por ejemplo de la osteoporosis, la pérdida de masa ósea, ¿qué hemos de hacer? Bueno, lo que tenemos que hacer es darle al ser humano o a aquel tejido óseo que está necesitado de calcio, un producto un material, pero que sea él, a partir de este material el que junto con la sangre y junto con las moléculas y las proteínas, generen un nuevo hueso, pero que sea el propio paciente el que lo genere. Es un poco las estrategias de futuro, es donde está en estos momentos, en este campo, la frontera del conocimiento. Por eso, siempre nos tenemos que fijar mucho, o nos fijamos más en la naturaleza.

- Me ha llamado mucho la atención los materiales que “rechaza” un estado como por ejemplo en la tecnología del STEM. El Stem es un material en forma de tubo que se introduce en las arterias o venas del sistema circulatorio para aumentar el grosor y hacer que la sangre circule por los vasos.

Son materiales que hacen aumentar el diámetro del vasoperdo desafortunadamente favorecen la coagulación. Entonces, cuando los colocábamos veíamos que el paciente volvía a generar otro trombo. Bueno, la solución es dar pastillas anticoagulantes.

Entonces dijimos, ¿cómo podemos hacer un material que la sangre no lo toque? Nos fijamos en las plantas, que son las flores de loto. Es una planta muy especial que nunca se moja.

Esta observación no viene de la naturaleza química, sino la topografía. El secreto más bien no está en la composición química, sino en la topografía y las cargas eléctricas que tiene. Creo que ahora se está mirando mucho esto, porque tenemos muchos instrumentos científicos que permiten la caracterización, prácticamente a nivel atómico de estos materiales, y esto permite un avance muy importante.

- ¿La naturaleza química también es un “recurso” para cualidades como la antisuciedad, antibactericidas?

Sí, en este tema que estuve, materiales mojables o no mojables. Es un tema muy interesante, en el cual hay que ver: una pica de un lavabo, ¿interesa que moje bien o que moje poco? Depende, hay diferentes filosofías pero en algunos casos es evidente que interesa que moje poco. Por ejemplo, materiales metálicos que están expuestos a corrosión por ambiente húmedo. O, tejidos que sean rechazables al aceite, para las manchas... En esto se puede trabajar mucho.

También hay un campo en el cual tú puedes hacer un material de uso extensivo, pero creo que hay dos aspectos muy importantes. Uno es hacerlo económicamente rentable. Es decir, que eso realmente, el coste de la chaqueta, sea realmente competitivo. Y segundo, es importante, sobre todo para los que trabajamos en la universidad, el tema de tamaño. Hay cosas que son muy de laboratorio y que es difícil después extenderlas a unas grandes dimensiones. Por ejemplo, estoy seguro que Ferrán Adriá puede hacer una de las mejores paellas del mundo, porque es un gran cocinero, reconocido. Pero si lo llevo a mi universidad, a la Escuela de Ingenieros Industriales, y le digo que haga una paella para los dos mil estudiantes que hay, que se quedan cada día a comer, estoy seguro que fracasará. La paella es la misma, pero las dimensiones son diferentes. La paella que tiene que utilizar para hacerla, la distribución de calor, la distribución del aceite, la distribución de los ingredientes, es muy diferente a una paella para cuatro.

Esto es un poco lo que pasa en materiales. Hay muchos avances pero hay que ver si también son transportables a la industria, si se pueden hacer extensivos. Aquí hay muchos materiales que, aunque tienen unas propiedades muy importantes, tienen que buscar también los métodos de fabricación para que sean reproducibles, para que sean extendibles...

- ¿Estos estudios forman parte del trabajo con la universidad?

Correcto. Hay que investigar en cada laboratorio, pero luego hay que dar un salto. Hay que ver a la escala semi-industrial y luego la industrial, y que eso se pueda aplicar. Y este salto no es trivial. Este salto es costoso también.

- ¿Además de ser social?

Sí. Socialmente hay materiales que han fracasado y otros que funcionan mucho mejor que otros. Pongo un ejemplo clarísimo, las amalgamas para las obturaciones dentales. Las amalgamas son unas aleaciones con estaño, plata y mercurio. No hay problema con el mercurio porque son biocompatibles, no hay ingestión de mercurio, y se utilizan desde hace muchísimos años, y funcionan muy bien. Sin embargo, usted ya no podrá poner una obturación dental de una amalgama. Funciona mucho mejor que un composite, que un material con polímero y de última generación. La amalgama es muchísimo más barata y tiene muchas mejores propiedades que este nuevo, pero hay un tema de estética. La amalgama es negra y este material es blanco. Lo que dura una amalgama usted va a tener que cambiar unas diez veces de composite, pero la amalgama ha fracasado en estos momentos. La prioridad es la estética. Un material que funciona mejor, un material que es más barato, fracasa por una propiedad. Y todo el mundo cuando va, me lo explican los dentistas:

- “oiga le voy a poner una amalgama
- ¿no!, ni hablar
- oiga, pero que es el último molar, que no se le va a ver
- no quiero
- oiga que usted no es Montserrat Caballé que abrirá la boca”.

Yo me dedico mucho a los biomateriales, los biomateriales implantados en el cuerpo humano. Aquí el tema del precio es un segundo valor porque si hay un material mejor para el organismo, no hay duda, hay que poner el mejor si va a aumentar la seguridad y el control. Pero hay otros muchos casos, que son otros factores, no que tengan mejores propiedades sino el que sea más estético, el que sea más adecuado, creo que es positivo el que sea más sostenible, el que se pueda reciclar.

Yo creo que esto es muy, importante. El campo de los materiales, creo que ha avanzado a estos, a todos los temas de la sostenibilidad, del reciclaje. No se contempla ya un material que no se pueda reciclar, prácticamente ya ni los estudiamos en la universidad. Cuando una persona hace un proyecto, se estudia y es obligatorio, pensar en cuando este material deje de usarse, ¿qué función tiene?, ¿cómo se reciclará?, ¿para qué va a servir?, ¿qué utilidad tiene? En estos momentos tenemos que preservar el futuro, el medio ambiente.

- Se puede reflexionar que si la naturaleza es nuestro espejo y nuestra Maestra. En vez de construir robots (tipo Star Trak), parece que la tecnología se acerca más a lo humano.

Efectivamente. Yo era una persona que trabajaba en el titanio y hacía trenes de aterrizaje y aviones. Yo me acuerdo de que era muy técnico y empecé en el mundo de los biomateriales, Es un mundo mucho más humano. Tú realmente ves que con los avances científicos y tecnológicos, que has podido hacer en el laboratorio, les das calidad de vida a personas: desde enanos, personas enanas, que no pueden ni atarse los zapatos y que no pueden ir al lavabo. Esas son las dos condiciones para que tengan una mejor calidad de vida. Hay más, pero se consideran estas dos, pues el poderle alargar los huesos. Son cosas que ves que son humanos.

- ¿Eso se puede hacer?

Eso se puede hacer. Se le ha de romper las piernas, o sea, los huesos, y entonces hay unos fijadores que tú puedes estirar. El hueso es un tejido vivo. Tú lo rompes, le haces una separación y crece. Puedes hacerlos crecer unos diez/doce centímetros. Sobre todo lo que a nosotros nos interesa, es que pueda llegar hasta aquí y que pueda ir al lavabo por sus propios medios. Estos dos aspectos mejoran mucho la calidad de vida de estos pacientes, y luego ves que han crecido 20 cm, lo que también dan los tejidos blandos, los ligamentos, pero se puede dar.

Por ejemplo, cuando nosotros colocamos un implante, todos los mecanismos que se generan en el organismo para luchar contra aquello, para hacerlo, para crecer el hueso, hemos de aprender de los materiales. Yo creo que es sorprendente de que nosotros en la Clínica Mayo, el mejor hospital del mundo de traumatología, estamos cambiando un hueso por un trozo de acero, como el que tenemos aquí. Es acero inoxidable. No podemos competir, no podemos hacer un hueso, es complicadísimo.

Es decir, yo creo que esto es lo que nos ha de animar a decir, bueno, nos vamos a aliar con la naturaleza, vamos a fabricar tu mismo hueso, vamos a darte todos los ingredientes. Creo que antes era mimetizar la naturaleza. Yo creo que, por lo menos en mi campo, hemos llegado a una etapa más. Vamos de la mano, porque yo no lo voy a poder conseguir, me has de ayudar tú: cojo células, las cuido, las cultivo...

Yo pienso que la medicina y los materiales para la medicina son punta de lanza, porque son la aplicación más importante del salvar vidas humanas. He notado este cambio. Hubo un cambio de los materiales, un cambio a mimetizar, a simular los materiales de la naturaleza y otro es ya dar la mano a la naturaleza, yo contigo voy a... Tú estás creando. Este pino está creando una resina adecuada. A ver, ¿cómo puedo facilitar la formación de esta resina? Creo que estamos ya en un nivel de dar la mano a la naturaleza y por tanto, también un aspecto de evitar todo lo que sea un daño a la naturaleza, preservar todo esto.

- Para terminar con una reflexión social, ¿cuáles son las estrategias para que el investigador de la universidad haga un puente hacia la sociedad?

A ver, el campo en el que yo trabajo, que es lo de los biomateriales y todo el tema de biomecánica, tenemos una vocación. Lo que hacemos tiene que servir para algo, al menos intentarlo aplicar. Es decir, la investigación tenga que ser aplicada.

Es fundamental para nosotros, como equipo de investigación y aunque estamos en una escuela de ingenieros, que tiene que haber cirujanos, que tiene que haber médicos, que tiene que haber biólogos, que tiene que haber químicos.

Es decir, no se puede construir un biomaterial o un material sin ser transversal. Es decir, si yo construyo desde el punto de vista ingenieril la mejor prótesis, desde el punto de vista de material, mecánico, pero se la doy al cirujano y me dice, esta prótesis yo no la puedo poner porque es muy difícil. La técnica quirúrgica es muy difícil, está condenada al fracaso. Yo tengo que estar al lado de los cirujanos para que me digan cuáles son sus problemas y esto, que hace desde unos años, es imprescindible. Tienes que tener en tu equipo de investigación toda esta serie de personas y tener al lado, en nuestro caso, hospitales, clínicas, servicios de urgencia, profesionales que nos digan: “Necesito que me ayudéis en esto, necesito que me resuelvas, que me des un material para la osteoporosis.”

La osteoporosis es un problema mayor, porque la gente se va haciendo mayor. Sobre todo para las mujeres de unos 50 años/55 años, y eso se va agravando. Aquí tenemos un problema, porque es una enfermedad de gente mayor, porque no tenemos, por ejemplo, animales de experimentación, no hay animales que tengan osteoporosis, porque ya han fallecido. Entonces, nosotros tenemos que hacer un redoble, un esfuerzo doble, para intentar tener un material, con todas las garantías, para empezar a colocar en seres humanos y que estas personas tengan buena calidad de vida en los noventa años.

La esperanza de vida está creciendo mucho, pero hemos de darles estos materiales para poder hacerlos. Yo creo que es fundamental estar. Muchas veces no podemos estar al lado de los pacientes, son los clínicos, pero sí que es fundamental estar al lado de ellos y estar al lado de las empresas, porque las empresas son los que los van a producir. Por tanto, es un campo en el que se ha de estar unido: las empresas del sector y los usuarios. En nuestro caso los usuarios son los clínicos, los cirujanos, los médicos, que representan al paciente, pero hemos estar los investigadores, las empresas y los clínicos. Y no tienen que ser como tres patas de una mesa, sino que tienen que estar mezclados. Yo creo que esto es fundamental.

Texto: Halldóra Arnardóttir, Doctora en Historia de Arte.

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