Aunque parece una sustancia gomosa, el biomaterial es en realidad una compleja red de componentes moleculares que actúan conjuntamente para imitar el entorno natural del cartílago en el organismo.

Los detalles se publican en la revista PNAS, en un artículo liderado por investigadores de las universidades Northwestern y Wisconsin-Madison, Estados Unidos.

Los científicos, en sus experimentos, aplicaron el material al cartílago dañado de las rodillas de los animales y en solo seis meses observaron indicios de reparación mejorada, incluido el crecimiento de nuevo cartílago que contenía biopolímeros naturales (colágeno tipo II y proteoglicanos), que permiten una resistencia mecánica sin dolor en las articulaciones.

Estos afirman que, con más trabajo, el nuevo material podría utilizarse algún día para evitar las operaciones de prótesis completas de rodilla, tratar enfermedades degenerativas como la artrosis y reparar lesiones deportivas como la rotura del ligamento cruzado anterior.

El cartílago es un componente esencial de las articulaciones y cuando se daña o se rompe con el tiempo puede tener un gran impacto en la salud general y la movilidad de las personas, explica Samuel I. Stupp, de Northwestern.

El problema es que, en humanos adultos, este no tiene una capacidad inherente para curarse. «Nuestra nueva terapia puede inducir la reparación en un tejido que no se regenera de forma natural», afirma.

El nuevo biomaterial consta de dos componentes: un péptido bioactivo que se une al factor de crecimiento transformante beta-1 (TGFb-1) -una proteína esencial para el crecimiento y mantenimiento del cartílago- y ácido hialurónico modificado, un polisacárido natural presente en el cartílago y en el líquido sinovial lubricante de las articulaciones.

El equipo integró el péptido bioactivo y partículas de ácido hialurónico modificadas químicamente para impulsar la autoorganización de fibras a nanoescala en haces que imitan la arquitectura natural del cartílago.

El objetivo, crear un andamio ‘atractivo’ para que las células del propio organismo regeneren el tejido cartilaginoso (mediante señales en las fibras a nanoescala, el material estimula la reparación del cartílago por las células que pueblan el andamio).

Para evaluar la eficacia del material, los investigadores lo probaron en ovejas con defectos cartilaginosos en la articulación de la rodilla, una unión compleja de las extremidades posteriores similar a la rodilla humana y que es increíblemente difícil de regenerar.

Este trabajo se llevó a cabo en el laboratorio de Mark Markel, de la Facultad de Veterinaria de la Universidad de Wisconsin-Madison.

El equipo inyectó el material espeso y pastoso en defectos del cartílago, donde se transformó en una matriz gomosa. No solo crecía nuevo cartílago para rellenar el defecto a medida que se degradaba, sino que el tejido reparado era sistemáticamente de mayor calidad que el de control, aseguran los científicos.

El tratamiento estándar actual es la cirugía de microfracturas y su principal problema es que suele dar lugar a la formación de fibrocartílago -el mismo que hay en las orejas- en lugar de cartílago hialino, el necesario para tener articulaciones funcionales, dice Stupp.

«Al regenerar el cartílago hialino, nuestro método debería ser más resistente al desgaste, solucionando el problema de la escasa movilidad y el dolor articular a largo plazo y evitando también la necesidad de reconstruir las articulaciones con grandes piezas», concluye.

05 agosto 2024|Fuente: EFE |Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2024. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.|Noticia

Buena parte de las enfermedades corneales (infecciones, enfermedades autoinmunes, complicaciones de cirugía refractiva, distrofias, etc.) implican de forma primaria o secundaria al estroma, por lo que contar con tratamientos que permitan regenerar o sustituir el tejido estromal dañado supondría un importante avance.

En esta línea colaboran científicos de la Universidad Técnica de Oriente Medio (Turquía) y del Grupo de Investigación Bioforge (Materiales Avanzados y Nanobiotecnología) de la Universidad de Valladolid, quienes han publicado recientemente en la revista Biomaterials Science (DOI: 10.1039/C3BM60194C) un trabajo en el que aplican la ingeniería tisular a la regeneración del estroma corneal.

En concreto, han desarrollado un material avanzado o scaffold bioactivo fabricado a partir de polímeros naturales de origen proteico, “materiales que, por un lado, tienen una composición que imita a la de proteínas naturales como la elastina o el colágeno y que, por otro, incorporan funciones necesarias para atraer células madre y que se encuentren cómodas sobre ellos, que no detecten el material extraño y que interaccionen para permitir su proliferación y diferenciación adecuada para lograr un tejido sano y completamente regenerado”.

Los investigadores estructuraron el biomaterial en láminas reticuladas y estudiaron en el laboratorio su estabilidad mecánica y su degradación. Estas láminas fueron capaces de transmitir la luz, lo que es crucial para su aplicación como sustitutos corneales. Por último, probaron el biomaterial con queratocitos corneales humanos. Las células fueron capaces de sobrevivir en el biomaterial y crecieron bien. Además, la presencia de queratocitos contribuyó a la transparencia global del tejido construido. No obstante, se trata de una investigación experimental y por tanto serán necesarios muchos más esfuerzos para que algún día esta terapia pueda llegar a la clínica.

El Grupo de Bioforge de la Universidad de Valladolid trabaja desde hace varios años en la terapia regeneradora de tejidos oculares. Con el grupo de investigación de Vasif Hasirci, de la Universidad Técnica de Oriente Medio, también colaboran habitualmente. Uno de sus últimos trabajos conjuntos se ha centrado en el desarrollo de un tejido capaz de reemplazar mucosa oral e intestinal, “un tema muy interesante ya que la mucosa está presente en los procesos de radioterapia y en muchos casos su regeneración no es fácil”, recuerda Rodríguez Cabello.
junio 11/2014 (NCYT)

Cemile Kilic, Alessandra Girotti, J. Carlos Rodriguez-Cabello and Vasif Hasirci. A collagen-based corneal stroma substitute with micro-designed architecture.Biomater. Sci., 2014,2, 318-329.01 Nov 2013

Aunque el método aún no se ha aplicado en modelos de investigación in vivo, los resultados obtenidos en el laboratorio son muy prometedores, como comentan los autores del trabajo, y en un futuro podrían servir para fabricar medicamentos destinados a la reparación de lesiones óseas u osteocondrales, tumorales o traumáticas y a la sustitución del cartílago en aquellas extremidades óseas que lo hayan perdido. Tras la obtención de hueso artificial en el laboratorio, el siguiente paso que los investigadores tienen previsto dar es implantar el biomaterial en modelos de experimentación animal, como ratas o conejos, para comprobar si es capaz de regenerar el hueso en ellos.

Centros implicados
Entre los artífices del nuevo material, coordinados por British Medical Journal., del  Centro de Investigación Biomédica de la Universidad de Granada, y Francisco Javier Oliver, del Instituto de Parasitología y Biomedicina López Neyra de Granada (CSIC), se encuentran también científicos de las Facultades de Ciencias de las universidades de Granada y Jaén. El avance llega tras años de investigación en el ámbito de la biología celular, la radiobiología y el estudio de los materiales.

Actualmente, no existen productos alternativos en el mercado, ni tampoco descritos en la bibliografía científica. Sí hay antecedentes de desarrollo de materiales que cumplen la función básica de estimular la diferenciación celular, pero nunca antes se había logrado producir ex vivo un material biológicamente complejo y semejante al tejido óseo.

Además, la metodología de diferenciación de células madre desarrollada en Granada utiliza un soporte tridimensional, y permite obtener tipos celulares implicados en regeneración ósea en condiciones de cultivo celular, que no requieren factores de diferenciación adicionales o distintos a los presentes en el suero del cultivo. La patente podría tener numerosas aplicaciones en el ámbito de la medicina regenerativa.

Los investigadores confían en obtener la financiación necesaria para continuar trabajando en esta línea y lograr el fin último de su invención: regenerar huesos implantando este biomaterial en pacientes con patologías que afecten al sistema óseo.
junio 26/2013 (Diario Médico)

Virgínea de Araújo Farias, Jesús J. López-Peñalver, Julia Sirés-Campos, María Victoria López-Ramón, Carlos Moreno-Castilla, Francisco Javier Oliver. Growth and spontaneous differentiation of umbilical-cord stromal stem cells on activated carbon cloth. J. Mater. Chem. B, 2013,1, 3359-3368. DOI: 10.1039/C3TB20305K