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Heridas, defectos de nacimiento (como el labio leporino) u operaciones quirúrgicas para retirar un tumor, pueden dejar espacios vacíos en el hueso que sean demasiado grandes para curarse de forma natural. Y cuando ocurren en la cabeza, la cara o las mandíbulas, estos defectos óseos pueden alterar dramáticamente la apariencia de una persona.
El equipo de Melissa Grunlan, de la Universidad A&M de Texas, en Estados Unidos, ha desarrollado un material “autoadaptable” que se expande con agua salada caliente para llenar de forma precisa huecos dejados por defectos óseos, y que también actúa como andamio para el crecimiento de hueso nuevo.
Actualmente, el método más habitual de rellenar tales huecos dejados por defectos óseos en la cabeza, la cara o la mandíbula (conocida como área craneomaxilofacial), es el autotrasplante. Es un proceso en el que los cirujanos obtienen hueso de otras partes del cuerpo, como la cadera, y después tratan de darle la forma adecuada para que encaje en el hueco del defecto óseo.
El problema es que el autotrasplante usa un material rígido, el hueso, al que es muy difícil de dar forma para que encaje en esos huecos de defectos, a menudo de formas irregulares. Además, extraer hueso para el autotrasplante puede por sí mismo crear complicaciones en el sitio de donde se tomó.
Otro método es utilizar masilla ósea o cemento para tapar los huecos. Sin embargo, estos materiales no son ideales. Se vuelven muy quebradizos cuando se endurecen, y carecen de poros, o pequeños agujeros, que permitirían que se instalaran allí nuevas células óseas, reconstruyendo el tejido dañado.
Para desarrollar un material mejor, Grunlan y su grupo han creado un polímero con memoria de forma (SMP, por sus siglas en inglés) que se moldea a sí mismo adoptando la forma del espacio a rellenar en el defecto óseo, y que no es quebradizo cuando está endurecido. Además, promueve el crecimiento de nuevo tejido óseo.
A temperatura ambiente, el nuevo material parece una esponja rígida, con muchos poros interconectados que permiten a las células óseas migrar hacia su interior y proliferar allí.
Al calentarse a una temperatura de 60 grados centígrados (140 grados Fahrenheit), el SMP se vuelve blando y maleable. Así, durante la cirugía para reparar un defecto óseo, un cirujano podría calentar el SMP a esa temperatura y rellenar el hueco del defecto con el material reblandecido. Después, a medida que el SMP se enfriase a la temperatura corporal (36 grados centígrados, ó 98 grados Fahrenheit), recuperaría su textura rígida anterior y quedaría “encajado” en su lugar.
Los investigadores también recubrieron los SMPs con polidopamina, una sustancia pegajosa que ayuda a mantener el polímero en su lugar induciendo la formación de un mineral que se encuentra en el hueso.
También puede ayudar a los osteoblastos, las células que producen hueso, a adherirse y extenderse a través del polímero. El SMP es biodegradable, así que al final el andamio desaparecerá, dejando en su lugar sólo nuevo tejido óseo.
Para probar si el andamio de SMP podía apoyar el crecimiento de células óseas, los investigadores sembraron el polímero con osteoblastos humanos. Después de tres días, en los SMPs recubiertos con polidopamina había unas cinco veces más osteoblastos que en los SMPs sin el recubrimiento. Además, los osteoblastos produjeron en mayor cantidad dos proteínas, runx2 y osteopontina, que son cruciales para la formación de nuevo hueso.
Los resultados de esta investigación se han presentado públicamente en un congreso reciente, organizado por la ACS (American Chemical Society, o Sociedad Química Estadounidense).
agosto 20/2014 (NCYT)
Zhang D, George OJ, Petersen KM, Jimenez-Vergara AC, Hahn MS, Grunlan MA.A bioactive «self-fitting» shape memory polymer scaffold with potential to treat cranio-maxillo facial bone defects.Acta Biomater. 2014 Jul 24. doi: 10.1016/j.actbio.2014.07.020.
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