Una charla ocasional y el uso de la tecnología de otros campos fueron las semillas que se convirtieron en una carrera para Li Wan-ju, culminando con el descubrimiento de una manera para crear cartílago artificial, una técnica que promete ayudar a millones de pacientes alrededor del mundo que sufren de articulaciones dañadas.
Actualmente, para los que sufren daños severos en las articulaciones, causados ya sea por artritis o lesiones, la fisioterapia o el reemplazo artificial de articulaciones son las únicas opciones; no obstante, las cirugías de reemplazo son costosas y dolorosas.
Sin embargo, un "malla del nanofibra", desarrollada por Li y sus colegas en el Instituto Nacional de Salud en Bethesda, Maryland, Estados Unidos, ha tenido éxito en la generación de cartílago, ofreciendo así una nueva opción para los pacientes.
La historia comenzó en 1997, cuando Li, nacido en Taiwan, estaba estudiando para su maestría en la Escuela Superior de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Drexel en Filadelfia, Pensilvania. Uno de sus profesores le dijo a este graduado de la Universidad Chung Yuan, con sede en Chungli, Taiwan, que el uso potencial de una patente casi desconocida desde 1938 no había sido explorado completamente.
La patente estaba relacionada con la generación de fibras finas provenientes de una solución de partículas gelatinosas por medio de la aplicación de alto voltaje eléctrico.
El profesor dijo que el tejido aplicado a esta técnica, que produce fibras con los diámetros medidos en nanómetros, había sido utilizada extensamente en la fabricación de textiles, particularmente en la manufactura de pantallas; pero que no se había estudiado su posible uso en medicina, aunque las fibras derivadas del proceso se parecen a las fibrillas del colágeno -- análogas a las estructuras que apoyan a las células que producen huesos y cartílagos.
Esto atrajo el interés de Li, quien montó su propio equipo con componentes comprados con su propio dinero en un almacén local del herramientas y comenzó a tejer fibras con electricidad, las cuales tenían mayor duración que las de experimentos anteriores.
Li explicó que su trabajo inicial hasta 1998 se concentró en intentar controlar el diámetro de las fibras que él tejía. Entonces, logró formar fibras con los diámetros de entre 300 y 500 nanómetros, y comenzó a usarlos para fabricar las mallas en las cuales podían crecer las células humanas.
Su estudio fue presentado en la Sexta Conferencia Anual de Biomateriales del Mundo en Kamuela, Hawaii, en 2000, y ha sido citado más de 180 veces por los científicos alrededor del mundo desde que fue publicado en una revista en 2002.
Después de incorporarse al programa de doctorado en la Universidad Thomas Jefferson en Filadelfia, Li comenzó a estudiar las formas en que las células se implantan en mallas de nanofibra creadas por tejido eléctrico. Cuando él ingresó al Instituto Nacional de Salud, prosiguió con tales estudios. El y sus colegas en la Sección de Biología del Cartílago y Ortopedia del centro sumergieron las células madre mesenquimáticas humanas en una malla de polímero tejido por electricidad e indujeron a las células para que crecieran.
Las células madre, derivadas de la médula espinal, fueron elegidas para el experimento porque pueden separarse en una variedad de tipos de células especializadas, tales como células adiposas, cartílaginosas y óseas. La malla es eficaz porque sus fibras de 700 nanómetros de diámetro imitan las fibrillas del colágeno que apoyan las células en el cuerpo. Las finas fibras también se degradan a un ritmo aceptablemente lento. Se disuelven lo suficientemente despacio como para dar tiempo a las células de producir el colágeno que substituya a la armazón original.
La dificultad consiste en equilibrar el tiempo en que la malla se degrada con el ritmo en que el colágeno es producido por las células. Li y otros miembros del equipo tuvieron un éxito preliminar al probar las construcciones de tejido dirigido en vivo.
En 2002, Li cooperó con un cirujano en el Hospital Nacional de la Universidad de Taiwan en Taipei. El cartílago producido en la malla de nanofibra de polímero por Li fue implantado en la pata de un cerdo. Seis meses después de la operación, examinaron la pata del cerdo y descubrieron que el injerto había crecido como si fuera parte del pie del cerdo, sin ningún rechazo.
El éxito de este experimento sugirió que los pacientes cuyas articulaciones estén desgastadas por la edad podrían ser tratados por medio de la implantación de cartílago artificial, en vez de otros reemplazos artificiales y que a través del tiempo se descubrirán muchos otros usos para esta tecnología.