Nuevo material para reparación de defectos óseos

 Un nuevo estudio afirma que las espinas de erizo de mar poseen propiedades materiales superiores que podrían utilizarse para la producción de injertos artificiales biodegradables, para la reparación de defectos óseos.

Investigadores del Instituto de Investigación Metalúrgica (IMR) de la Academia China de Ciencias (Shenyang, China), de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC, Hefei, China; www.en.ustc.edu.cn) y otras instituciones, llevaron a cabo un estudio con el fin de explorar las aplicaciones potenciales de espinas del erizo de mar (Heterocentrotus mammillatus), los cuales tienen una estructura, jerárquica, de células abiertas, similar a la del hueso trabecular humano, pero que también poseen una fuerza de compresión superior (~43,4 MPa), la cual es adecuada para el mecanizado a una forma y tamaño especificados.


El análisis de elementos finitos reveló que el estrés compresivo se concentra a lo largo de los anillos de crecimiento denso y se disipa a través de las estructuras montantes de los estereomas, lo que indica una mesoestructura que desempeña un papel importante en las proporciones de resistencia a peso de las espinas de los erizos. Usando una reacción hidrotérmica, los investigadores convirtieron las espinas en andamios de fosfato tricálcico (β-TCMP) biodegradables, sustituidos con magnesio, que, siguen manteniendo la estructura porosa original interconectada de las espinas. La resistencia a la fractura de los andamios de β-TCMP, convertidos hidrotérmicamente, fue de ~ 9,3 MPa, comparable a la del hueso trabecular humano.

Las pruebas realizadas en conejos y Beagles mostraron que las células óseas y nutrientes podían fluir a través de los poros y promover la formación de hueso. Además, el andamio es degradado fácilmente a medida que es reemplazado por el nuevo crecimiento. El hueso nuevo se formó a lo largo de las superficies externas de los andamios de β-TCMP, un mes después de la implantación y creció dentro de los espacios internos abiertos de las células en un plazo de tres meses. La fusión de las articulaciones de las facetas lumbares del Beagle, usando una jaula de Ti-6Al-4V y un andamio de β-TCMP, mostró una degradación y reemplazo casi completo por hueso recién formado, diez meses después de la implantación. El estudio fue publicado el 2 de marzo de 2017 en la revista ACS Applied Materials & Interfaces.

Los esqueletos marinos de carbonato de calcio (CaCO3) han adaptado las arquitecturas creadas por la naturaleza, que les dan soporte estructural y otras funciones. Por ejemplo, las conchas marinas tienen estructuras lamelares densas, mientras que las espinas de coral, hueso de sepia y erizo de mar, tienen estructuras porosas interconectadas.