Nuevos andamios impresos en 3D aseguran una mejor curación y regeneración del tejido óseo
Actualizado el 27 Dec 2024
Los defectos óseos críticos causados por traumatismos, extirpación de tumores o enfermedades congénitas plantean importantes desafíos de tratamiento debido a la alta probabilidad de fracaso del injerto, a menudo como resultado de un suministro de sangre deficiente. Para abordar este problema, los investigadores han desarrollado innovadores andamios impresos en 3D hechos de ácido poliláctico y fosfato de calcio, que ayudan a promover la formación de vasos sanguíneos, mejorando la curación y la regeneración del tejido óseo.
El hueso es un tejido altamente vascularizado y la conexión entre la angiogénesis, o la formación de vasos sanguíneos, y la curación ósea se conoce desde hace mucho tiempo. Varios estudios han demostrado que la curación ósea deficiente puede ocurrir cuando la angiogénesis es insuficiente o está ausente. Los métodos de tratamiento tradicionales, como los injertos, a menudo conducen a complicaciones debido a la incapacidad del implante para integrarse adecuadamente, ya que carecen de un suministro sanguíneo adecuado, lo que resulta en necrosis.
Para resolver este problema, los investigadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC, Barcelona, España) han utilizado la bioimpresión 3D para crear andamios de vidrio a base de ácido poliláctico y fosfato de calcio (CaP) que apoyan la angiogénesis y la maduración de los vasos sanguíneos. El tejido óseo está compuesto tanto de un componente orgánico no mineralizado (principalmente colágeno) como de una parte inorgánica mineralizada (principalmente hidroxiapatita). El enfoque de los investigadores implicó el uso de andamios de vidrio de fosfato de calcio (CaP) para mejorar las propiedades del ácido poliláctico (PLA), produciendo así un material que cumple con los requisitos químicos, mecánicos y biológicos del tejido óseo.
Los nuevos andamios PLA-CaP favorecen una vascularización adecuada, lo que no solo ayuda a la curación de los tejidos, sino que también promueve una regeneración ósea eficaz, reduciendo o eliminando potencialmente las cicatrices óseas. Para construir estos andamios, los investigadores emplearon la impresión 3D, lo que permitió un control preciso sobre la geometría, la porosidad y las características de la superficie del andamio.
Las pruebas in vitro revelaron que los andamios impresos en 3D favorecían la proliferación de células madre mesenquimales humanas y estimulaban la secreción del factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF), una proteína clave que promueve la formación de vasos sanguíneos. Además, los andamios mantenían la liberación de iones de calcio a niveles fisiológicos, lo que es esencial para la vascularización. Las pruebas in vivo utilizando un modelo de ratón subcutáneo también arrojaron resultados prometedores. En tan solo una semana desde la implantación, los andamios mostraron una buena integración con una infiltración significativa de los vasos sanguíneos.
Los andamios PLA-CaP demostraron ser particularmente efectivos, ya que se observó una mayor maduración de los vasos después de cuatro semanas y no hubo signos de regresión vascular. El análisis de los vasos sanguíneos mostró que las paredes de los vasos, inicialmente delgadas, se engrosaron y se estabilizaron con el tiempo, lo que demuestra que los andamios no solo apoyan el crecimiento inicial de los vasos sanguíneos, sino que también proporcionan un entorno favorable para la vascularización a largo plazo, un factor esencial para la regeneración ósea exitosa.
Este desarrollo avanzado de andamios resalta los beneficios sinérgicos de combinar la tecnología de impresión 3D con materiales bioactivos como partículas liberadoras de calcio. La arquitectura de los andamios PLA-CaP mejora tanto la vascularización como la osteogénesis, lo que abre la puerta a estrategias de curación ósea más efectivas y reduce potencialmente las tasas de fracaso del injerto.
“Creemos que nuestros andamios impresos en 3D podrían revolucionar la forma en que abordamos la regeneración ósea”, dijo Celia Ximenes-Carballo, primera autora del estudio. “Al mejorar la vascularización, podemos mejorar significativamente los resultados de curación y reducir las posibilidades de complicaciones asociadas con los métodos de injerto tradicionales”.
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