Desarrollo de soportes impresos en 3D para la regeneración ósea
Investigadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña han desarrollado nuevos soportes impresos en 3D con PLA-CaP que promueven la formación de vasos sanguíneos, garantizando una mejor cicatrización y regeneración del tejido óseo.
La relación entre angiogénesis y cicatrización ósea
El hueso es un tejido altamente vascularizado, y la relación entre angiogénesis, la formación de vasos sanguíneos, y la cicatrización ósea ha sido objeto de discusión durante mucho tiempo por la comunidad científica, con varios estudios que describen el deterioro de la cicatrización ósea debido a la falta o disminución de la angiogénesis. Los enfoques tradicionales, como el injerto, suelen resultar en complicaciones debido a un suministro vascular inadecuado a los implantes, lo que lleva a una mala integración y tejido necrótico.
Innovador enfoque para mejorar la regeneración ósea
Para abordar este problema, los investigadores del IBEC, liderados por Oscar Castaño, investigador principal del grupo de Biomateriales para Terapias Regenerativas, desarrollaron un enfoque novedoso, recientemente publicado en la revista Biomaterials Advances Journal. Aplicaron la técnica de bioimpresión 3D para desarrollar soportes a base de ácido poliláctico y vidrio con fosfato de calcio, que apoyan la angiogénesis y la maduración de los vasos sanguíneos.
Estructura ósea y necesidad de porosidad 3D
El hueso está compuesto tanto por una parte orgánica no mineralizada (principalmente colágeno) como por una parte inorgánica mineralizada (principalmente hidroxiapatita). En esta estructura, la porosidad 3D es necesaria para asegurar el transporte de nutrientes y oxígeno, así como para permitir la vascularización, la infiltración celular y la eliminación de desechos. El enfoque de los investigadores se basó en el uso de soportes de vidrio con fosfato de calcio (CaP) para mejorar las propiedades del ácido poliláctico (PLA) y obtener un material que coincida con las necesidades químicas, mecánicas y biológicas del tejido óseo.
Vascularización adecuada para la regeneración ósea
Los nuevos soportes PLA-CaP permiten una vascularización adecuada, lo que no solo cicatriza el tejido, sino que también permite una regeneración eficiente, resultando en la reducción o eliminación de cicatrices óseas. Para crear estos soportes, los investigadores emplearon la impresión 3D para lograr un control preciso sobre la geometría, la porosidad y las características de la superficie del soporte. Este método innovador permite soportes personalizables que imitan la estructura del hueso natural, esencial para mejorar la infiltración celular y el intercambio de nutrientes durante el proceso de cicatrización, explica Celia Ximenes-Carballo, primera autora del estudio.
Resultados prometedores en pruebas in vitro
Las pruebas in vitro revelaron que los soportes impresos en 3D apoyaron la proliferación de células madre mesenquimatosas humanas y estimularon la secreción del factor de crecimiento endotelial vascular, un factor crítico que promueve la formación de vasos sanguíneos. Además, los soportes mantuvieron la liberación de iones de calcio a niveles fisiológicos, otro elemento vital para apoyar la vascularización.
Pruebas en vivo y resultados con éxito
Por otro lado, las pruebas en vivo de los soportes utilizando un modelo subcutáneo en ratón también demostraron resultados prometedores. En solo una semana de implantación, los soportes mostraron una buena integración e infiltración notable de vasos sanguíneos. Los soportes PLA-CaP fueron particularmente efectivos, mostrando una mayor maduración de los vasos después de cuatro semanas sin signos de regresión vascular. El análisis de los vasos sanguíneos reveló que las paredes de los vasos inicialmente eran delgadas, pero se volvieron más gruesas y estables con el tiempo. Esta progresión indica que los soportes no solo ofrecen soporte inicial para el crecimiento de los vasos sanguíneos, sino que fomentan un ambiente propicio para una vascularización duradera, esencial para la regeneración ósea.
Fuente: Institut de Bioenginyeria de Catalunya
