Una película biomimética versátil para recubrir implantes óseos
En el campo de la cirugía ortopédica y maxilofacial, los injertos óseos sintéticos se han posicionado como una solución alternativa a la artroplastia de cadera y a cirugías reparadoras faciales o maxilares, así como tras el curetaje de tumores. Además de propiedades mecánicas, los injertos sintéticos de hoy en día demuestran una capacidad osteoinductiva: se integran a su diseño moléculas, tales como factores de crecimiento, para desencadenar la regeneración ósea tras la cirugía. Sin embargo, los injertos no pueden controlar la inserción de estas moléculas bioactivas, lo que provoca inflamación, infección, o curación ósea anormal, o son estructuralmente insuficientes para corregir defectos de gran tamaño.
Una película biomimética con propiedades de regeneración ósea
Idealmente, los injertos sintéticos deberían diseñarse para imitar el entorno óseo «in vivo», permitiendo la liberación espacial y temporal de moléculas bioactivas en dosis fisiológicas. Con tal fin, el proyecto financiado con fondos europeos REGENERBONE se centró en la creación de innovadores implantes médicos con propiedades osteoinductivas. El proyecto se basó en la tecnología desarrollada durante el proyecto financiado con fondos europeos BIOMIM, compuesta por películas biomiméticas que pueden depositarse sobre cualquier material. Elaboradas utilizando una técnica de montaje capa a capa, las películas biomiméticas contienen dos biopolímeros que están ampliamente presentes en tejidos cartilaginosos y óseos: el ácido hialurónico y un polímero de lisina. Además, contienen la proteína morfogenética ósea 2 (BMP-2), responsable de la activación de las células osteoprogenitoras y de su diferenciación en células óseas. La BMP-2 ya ha sido aprobada para la reparación ósea en la práctica clínica. «Al controlar las condiciones de carga de la BMP-2 en las películas, podemos controlar de forma precisa la dosis de BMP-2 que insertaremos "in vivo"», recalca la investigadora principal, Catherine Picart. Además, las películas biomiméticas tienen una porosidad a nanoescala que las dota de una rigidez controlada y que permite perfeccionar la liberación de BMP-2 cerca de la superficie del implante. Las películas biomiméticas pueden depositarse sobre prácticamente cualquier material implantable independientemente de la composición química, geometría, forma y tamaño, como la cerámica, los polímeros y los metales. «Es una ventaja magnífica, puesto que, gracias a ella, nuestras películas son adecuadas para todos los tipos de injertos sintéticos que se utilizan hoy en día en las estrategias de reemplazo óseo», destaca Picart.
Eficacia de la regeneración ósea
Los implantes recubiertos con esta película mostraron una capacidad osteoinductiva «in vivo» cuando se probaron en modelos preclínicos. Por otra parte, los científicos utilizaron cilindros poliméricos huecos recubiertos con las películas osteoinductivas para reparar un defecto óseo de tamaño crítico en fémures de rata. El alcance de la reparación dependía de la dosis de BMP-2, y el tejido recién formado era similar a la fisiología del hueso natural. Los científicos de REGENERBONE también pudieron reparar defectos mandibulares en un modelo animal grande. Este tipo de defecto recuerda en tamaño a los que los cirujanos tienen que reparar en la práctica clínica. Para ello, diseñaron un implante innovador con el que rellenar el defecto óseo. El recubrimiento con la película biomimética logró reparaciones óseas eficaces de forma dependiente de la BMP-2 sin efectos adversos.
Perspectivas de cara al futuro
En general, los resultados prometedores han permitido a los científicos de REGENERBONE obtener la aprobación reglamentaria para probar los productos biomiméticos en ensayos con humanos. Dichos ensayos se llevarán a cabo en colaboración con la red de Centros de Investigación Clínica para la Innovación Tecnológica CIC-IT en Burdeos, especializada en la aplicación de productos sanitarios innovadores. Es importante tener en cuenta que la versatilidad de esta tecnología permitirá construir implantes a medida adaptados a las necesidades de cada defecto óseo concreto. El uso de películas biomiméticas va más allá de los implantes óseos y puede utilizarse para recubrir microplacas para cultivos celulares de cara a estudiar la señalización celular y controlar la diferenciación de las células madre. Esta aplicación se estudió en el proyecto BIOACTIVECOATINGS, financiado por el Consejo Europeo de Investigación (CEI) de la Unión Europea, y puede utilizarse para fines de cribado de fármacos, ingeniería de tejidos y toxicología.
Palabras clave
REGENERBONE, biomimético, BMP-2, defecto óseo, injerto sintético, implante óseo, osteoinductivo, regeneración ósea, BIOMIM, BIOACTIVECOATINGS
