Una «caja de herramientas» para la regeneración ósea
En la ingeniería ósea se utilizan matrices en 3D junto con factores de crecimiento y células madre para sintetizar tejido óseo en el laboratorio. El armazón polimérico proporciona la estructura necesaria para soportar el crecimiento de células madre y su diferenciación en tejido óseo. Los polímeros biodegradables facilitan la integración completa del hueso «artificial» en el lugar de la lesión ósea. El objetivo del proyecto VASCUBONE (Construction kit for tailor-made vascularized bone implants), financiado con fondos europeos, fue optimizar los métodos y los componentes necesarios para la síntesis de hueso. El trabajo consistió en optimizar los biomateriales, las células madre adultas y las técnicas de imagen a fin de mejorar la regeneración ósea y adaptarla a las necesidades de los pacientes. En primer lugar se analizó la biocompatibilidad así como las propiedades osteoinductivas y osteoconductivas de diversos biomateriales. Una parte importante de los recursos del proyecto se destinó a mejorar el carácter hidrófilo y la superficie activa de los materiales utilizados. Para ello, se utilizaron partículas de diamante de tamaño nanométrico (PDn) a fin de aumentar la superficie de contacto con las estructuras orgánicas. Si se combina esta matriz extracelular con algunos factores de crecimiento con dominio de unión, se pueden simular las condiciones óseas y maximizar la diferenciación de las células madre mesenquimatosas en hueso. Los socios del proyecto investigaron también métodos para controlar y realizar un seguimiento de la incorporación de las células en las matrices así como los procesos de diferenciación e interacción entre las células y la matriz. Se observó que la mejor manera de introducir las células en la matriz porosa era mediante un flujo oscilatorio definido. Los sistemas creados en VASCUBONE se analizaron en modelos animales con daños óseos y se evaluó la formación de hueso nuevo mediante pruebas histológicas y radiológicas. La inoculación de matrices poliméricas con la proteína morfogénica ósea 2 mostró la mayor tasa de formación de hueso. Gracias al perfeccionamiento de la técnica de resonancia magnética se obtuvieron imágenes más claras y se lograron evaluaciones más precisas de los nuevos implantes óseos. Por otro lado, se analizaron los nuevos materiales y se comprobó la ausencia de efectos citotóxicos así como su biocompatibilidad. Además, se llevó a cabo un estudio de toxicidad de la administración intravenosa de las PDn para demostrar su seguridad. En el proyecto VASCUBONE se diseñaron también herramientas destinadas a controlar y garantizar la seguridad y la eficacia así como la ausencia de inmunogenia de los implantes sintetizados. Otra parte del proyecto consistió en elaborar un programa para la investigación in vivo de la carcinogénesis inducida por el entorno y monitorizar los materiales/matrices implantados con bioluminiscencia. De esta forma se pretendía solucionar los problemas que planteaban los ensayos prolongados con roedores. Por último, se validaron estos modelos en estudios de correlación in vitro-in vivo. Los biomateriales presentes en la caja de herramientas de VASCUBONE contribuirán a reducir el grado de discapacidad, lo que mejorará notablemente la calidad de vida de los pacientes y la prestación de los servicios sanitarios.
Palabras clave
Implantes óseos, matriz polimérica, células madre, VASCUBONE, biomateriales
