Descripción
Este proyecto busca establecer un enfoque innovador en el tratamiento de la tuberculosis (TB) osteoarticular al combinar la regeneración ósea con una estrategia de liberación controlada de fármacos en un solo sistema terapéutico para el tratamiento de la enfermedad. La síntesis y funcionalización de zeolitas biomodificadas permitirán mejorar la eficacia de los tratamientos convencionales, reduciendo la necesidad de dosis sistémicas elevadas y minimizando los efectos adversos asociados a la administración prolongada de antibióticos. Por su parte, la utilización de hidroxiapatita permitirá promover la regeneración ósea secundaria al daño ocasionado por la infección del tejido óseo por la tuberculosis, mediante su uso como andamio para la regeneración del tejido óseo.
Además de su impacto en el tratamiento de la TB ósea, los resultados de esta investigación podrían ser extrapolados a otras infecciones óseas crónicas, como la osteomielitis bacteriana, abriendo nuevas oportunidades en el desarrollo de biomateriales terapéuticos avanzados. Al integrar estrategias de ingeniería de tejidos, nanotecnología y microbiología, este estudio contribuirá al avance del conocimiento en la intersección entre biomateriales y enfermedades infecciosas, promoviendo el desarrollo de soluciones terapéuticas más efectivas y personalizadas.
Problemática
La tuberculosis es una enfermedad infecciosa ocasionada por la bacteria llamada Mycobacterium tuberculosis. A través de la historia, la enfermedad se ha establecido como una de las principales causas de muerte por enfermedad infecciosa en los países más pobres del mundo. En México, la enfermedad continúa dejando estragos amargos a los sistemas de salud. El estado de Baja California tiene la tasa de incidencia más alta de tuberculosis a nivel nacional y ha sido así desde hace varias décadas, siendo la ciudad de Tijuana la más afectada en el país. La tasa de morbilidad y mortalidad de la enfermedad en Tijuana es 5 veces más alta que la tasa promedio nacional. La tuberculosis osteoarticular (TB ósea) es una de las manifestaciones más debilitantes de la tuberculosis extrapulmonar, afectando principalmente la columna vertebral (enfermedad de Pott) y otras articulaciones de carga, como caderas y rodillas. Esta patología es responsable de una destrucción progresiva del tejido óseo y cartilaginoso, lo que genera dolor crónico, deformidades severas y discapacidad funcional. A pesar de la disponibilidad de tratamientos basados en antibióticos de primera línea como la rifampicina e isoniazida, el manejo clínico de la TB ósea sigue enfrentando múltiples desafíos, entre ellos la baja penetración de los fármacos en el tejido óseo, la resistencia emergente de Mycobacterium tuberculosis (Mtb) y la necesidad de terapias prolongadas con efectos adversos considerables. Debido a esto, la investigación de metodologías diferentes e innovadoras para la liberación de fármacos en hueso, así como moléculas que puedan cruzar las barreras biológicas del tejido óseo, son una necesidad importante para mejorar el tratamiento de los casos y la mortalidad elevada de la tuberculosis osteoarticular a nivel global.
En este contexto, la búsqueda de estrategias innovadoras para el tratamiento de la TB ósea ha llevado a un interés creciente en el uso de biomateriales avanzados. Los andamios sintéticos y los sistemas de liberación controlada de fármacos han demostrado ser herramientas valiosas en la medicina regenerativa y el tratamiento de infecciones crónicas. Dentro de estos materiales, las zeolitas destacan por su estructura altamente porosa, estabilidad química y capacidad para alojar y liberar moléculas activas de manera controlada. Las zeolitas han sido exploradas en diversas aplicaciones biomédicas, como andamios para la regeneración ósea, agentes antimicrobianos y sistemas de liberación de fármacos. Estudios recientes han mostrado que la incorporación de hidroxiapatita y nanopartículas de metales de transición (ZnO, Ag, Cu, FeO) en zeolitas, por métodos sonoquímicos avanzados, puede mejorar su biocompatibilidad y conferir actividad antimicrobiana contra patógenos resistentes. Sin embargo, su aplicación específica en la TB osteoarticular aún es incipiente, dejando múltiples incógnitas abiertas.
Objetivo
Desarrollar materiales zeolíticos biocompatibles con propiedades antimicrobianas para la regeneración ósea y la liberación controlada de fármacos en el tratamiento de la tuberculosis osteoarticular.
Impacto
Este proyecto impactará en el desarrollo de tecnología y en la habilitación de infraestructura innovadora y de frontera, al generar conocimiento original sobre el uso de zeolitas biomodificadas como soportes multifuncionales en el tratamiento de la tuberculosis osteoarticular.
El proyecto integra enfoques interdisciplinarios para estudiar la interacción entre materiales porosos, células óseas y M. tuberculosis, aportando al entendimiento fundamental de procesos biológicos y fisicoquímicos poco explorados.
Los hallazgos contribuirán al avance de la ciencia básica en biomateriales con potencial impacto en la salud pública y consolidarán las capacidades del grupo de investigación en un campo de frontera poco explorado en el país. Con ello, se logrará establecer infraestructura relevante para la investigación de usos biológicos e industriales del desarrollo nanotecnológico de la región, con un enfoque en la aplicación del conocimiento para combatir enfermedades que afectan la salud pública en México, en especial en grupos vulnerables.
Los resultados parciales y finales de la investigación se difundirán tanto en la comunidad científica como en la no científica, con el objetivo de contribuir a la educación y concientización de la población en general.