Inspiración biológica para la regeneración ósea
Los trastornos musculoesqueléticos afectan a una gran parte de la población mundial, son una causa importante de dolor a largo plazo y a menudo producen discapacidad física. Casi un millón de casos requieren de injertos óseos que, con la ayuda de nuevos biomateriales, facilitarían la regeneración de los huesos. Los hidrogeles son materiales atractivos para esos fines de ingeniería de tejidos, ya que reproducen el microentorno del hueso. Las redes 3D que forman proporcionan un refuerzo de la matriz extracelular y los factores de crecimiento necesarios para la regeneración ósea. Estos facilitan la regeneración ósea endógena o bien promueven la diferenciación de las células osteoprogenitoras, que son vitales para el crecimiento y la reparación del hueso. Al mismo tiempo, los hidrogeles pueden encapsular un gran número de células y facilitar la difusión de los nutrientes y metabolitos necesarios. En el proyecto financiado con fondos europeos «Molecular design of biologically inspired soft materials for hard tissue regeneration» (PEPTIDOPAMIN) se han creado distintos hidrogeles multifuncionales con fines regenerativos, que se inyectan en el lugar de la fractura mediante procedimientos mínimamente invasivos y proporcionan el respaldo necesario para que vuelva a crecer el hueso. Los investigadores les incorporaron bifosfonatos porque muestran una alta afinidad por los iones calcio de la hidroxiapatita, el principal constituyente de la matriz extracelular del hueso. Utilizando bifosfonatos inmovilizados en polietilenglicol, los hidrogeles químicos resultantes presentaban un comportamiento de respuesta al calcio apto para su uso en el esqueleto humano. Un minuto después de la inyección, ya se habían formado geles con una fuerte tendencia a la autorregeneración. Su elasticidad aumentaba con el contenido polimérico y la concentración de calcio. La reticulación mediada por calcio daba mejores resultados que la inducida por otros cationes divalentes. Otro punto en favor de los bifosfonatos era que la actividad osteoclástica necesaria para la remodelación ósea no se veía inhibida tras la inmovilización covalente. Además, no había una citotoxicidad significativa hacia los osteoclastos, con lo que se descartaba el riesgo de desequilibrios del recambio óseo o sobredosis locales como consecuencia de fugas. Ahora habrá que optimizar la fórmula de los hidrogeles para reducir el sobreendurecimiento del material y adaptarlo así a las propiedades mecánicas en función del tiempo del proceso de consolidación de los huesos. La naturaleza biodegradable de los hidrogeles preparados en el proyecto PEPTIDOPAMIN y su capacidad para respaldar el crecimiento de hueso nuevo resultan alentadoras. Estos nuevos biomateriales podrían mejorar enormemente el pronóstico de los defectos óseos en una sociedad cada vez más envejecida y reducir la carga que suponen para los sistemas sanitarios.
Palabras clave
Regeneración ósea, hidrogeles, materiales blandos, regeneración de tejidos, bifosfonatos
