Nuevo biomaterial que regenera el cartílago dañado podría ayudar a evitar cirugías de reemplazo total de rodilla

El cartílago desempeña un papel vital en la función y la salud de las articulaciones, pero no se regenera de forma natural en los adultos, lo que provoca importantes problemas de salud y movilidad cuando se daña. Los científicos han introducido ahora un material bioactivo que ha regenerado de manera efectiva cartílago de alta calidad en las articulaciones de la rodilla dentro de un modelo animal de gran tamaño. Esta sustancia, aunque parece gomosa y pegajosa, es una red compleja de componentes moleculares diseñados para imitar el entorno natural del cartílago en el cuerpo.

Esta investigación innovadora, realizada por científicos de la Universidad Northwestern (Evanston, Illinois, EUA) implicó la aplicación de este nuevo material a las articulaciones de las rodillas de animales donde el cartílago estaba dañado. En seis meses, se observó una reparación significativa del cartílago, con el desarrollo de cartílago nuevo enriquecido con biopolímeros naturales como el colágeno II y proteoglicanos, cruciales para la resistencia de las articulaciones y el movimiento sin dolor. Los investigadores creen que este material podría eventualmente ayudar a evitar la necesidad de cirugías de reemplazo de rodilla, tratar afecciones como la osteoartritis y reparar lesiones deportivas como los desgarros del ligamento cruzado anterior. Esto sigue a su investigación anterior publicada en Proceedings of the National Academy of Sciences, donde exploraron el uso de "moléculas danzantes" para estimular la actividad de las células del cartílago en humanos.

Imagen: Microestructura del nuevo material bioactivo. Las fibras están en rosa; El ácido hialurónico en violeta (foto cortesía del Stupp Group)

En su último estudio, el equipo introdujo un biomaterial híbrido, que incluye un péptido bioactivo que se une al factor de crecimiento transformante beta-1 (TGFB1), vital para el crecimiento y mantenimiento del cartílago, y una versión especialmente modificada del ácido hialurónico, un componente natural del cartílago y lubricante articular.  Estos elementos se combinan para formar fibras a nanoescala que se organizan en haces, imitando la estructura del cartílago y creando un andamio que atrae las células del cuerpo para la regeneración del tejido. Para probar la efectividad de este nuevo material en el crecimiento del cartílago, se evaluó en ovejas con defectos de cartílago en sus articulaciones femorotibiales, que se asemejan estrechamente a las rodillas humanas en términos de soporte de carga y tamaño. El estudio, que simuló condiciones del cartílago humano debido a sus notoriamente difíciles propiedades regenerativas, involucró la inyección del biomaterial en los defectos del cartílago. Esta inyección se transformó en una matriz gomosa, facilitando el crecimiento de nuevo cartílago a medida que el andamio se descomponía gradualmente, mostrando resultados de una calidad de reparación superior en comparación con los grupos de control. De cara al futuro, el equipo de investigación prevé que este material podría aplicarse directamente a las articulaciones durante procedimientos quirúrgicos, como cirugías abiertas de articulaciones o artroscopias. Esto ofrece una posible mejora sobre el estándar actual de la cirugía de microfractura, que estimula el crecimiento del cartílago mediante la creación de pequeñas fracturas en el hueso.

“Nuestra nueva terapia puede inducir la reparación en un tejido que no se regenera naturalmente. Creemos que nuestro tratamiento podría ayudar a abordar una necesidad clínica grave e insatisfecha”, dijo Samuel I. Stupp de Northwestern, quien dirigió el estudio.

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Northwestern University