Desarrollan nuevas estructuras de titanio con poros para integrar las prótesis óseas

En el trabajo, publicado en la revista 'Tissue Engineering', han participado miembros del Laboratorio de Bioingeniería y Regeneración Tisular (LABRET), situado en el Centro Andaluz de Nanomedicina y Biotecnología (BIONAND) de la Universidad, y los expertos creen que su uso contribuirá a impedir los problemas normalmente asociados al titanio macizo, que en ocasiones no es capaz de integrarse en tejido óseo y puede provocar, además de un posible rechazo por parte del organismo, el 'aflojamiento' de la prótesis.

Asimismo, han diseñado nuevas biomoléculas capaces de señalizar a las células encargadas de la regeneración ósea el camino más directo hacia las zonas donde existe el problema y es necesaria la nueva fabricación de hueso.

De este modo, la estructura porosa permite que estos 'señalizadores' puedan anclarse entre sus poros y dirigir a las células para que éstas ocupen dichos huecos, mejorando con ello su eficiencia y reduciendo el coste final de la intervención.

"Empleamos este tipo de material ya que deja entre sus poros hasta un 80 por ciento del volumen vacío sin llegar a comprometer su estabilidad mecánica. Es decir, estos huecos se rellenan de hueso nuevo, la fijación de la prótesis es mayor y su integración más firme", ha explicado José Becerra, responsable principal del proyecto y director de BIONAND.

Los expertos señalan que este proceso favorece la recuperación ósea gracias al uso de ciertas biomoléculas, denominadas BMP, capaces de dirigir, de manera más eficiente, a las células responsables de regenerar los huesos en el organismo.

"Al emplear estos señalizadores en concentraciones más bajas evitamos los inconvenientes procedentes del uso de grandes cantidades de estas biomoléculas como, por ejemplo, el alto precio de la intervención y su expansión por la circulación sanguínea más allá del lugar idóneo para reparar el defecto óseo", ha explicado Becerra.

BIOMOLÉCULAS EN LA ZONA DE LA FRACTURA

Para llegar a estas conclusiones, los expertos diseñaron y patentaron, en primer lugar, las biomoléculas encargadas de señalizar a las células responsables de formación ósea las zonas donde se ha producido la fractura.

Y a continuación desarrollaron mediante ingeniería de tejidos una prótesis experimental de titanio poroso para colocar sobre el hueso de un animal de experimentación en el que se había practicado un defecto.

"El siguiente paso es rellenar con colágeno cada uno de los poros de la prótesis de titanio, a los que se fijan las proteínas osteoinductoras encargadas de favorecer la adherencia de las células osteogénicas, es decir, de aquellas que se encargan de fabricar o reparar el hueso cuando se producen fracturas", ha explicado el autor.

Finalmente, tras implantar los nuevos señalizadores en los poros previamente rellenados con colágeno, los expertos emplearon diversas técnicas de laboratorio para comprobar si efectivamente existía una mejora en el proceso de formación del hueso.

NUEVOS HORIZONTES ORTOPÉDICOS

Una de las principales aplicaciones que surgen a partir de este estudio, que ya se está desarrollando en el Centro Andaluz de Nanomedicina y Biotecnología en colaboración con el Instituto Tecnológico de Canarias (ITC), es la posibilidad de emplear estos señalizadores en fracturas de hueso difíciles de unir o en lesiones de columna que precisan estabilización.

"Estos resultados, una vez que se compruebe su utilidad en personas, permitirán que tanto la fijación de la prótesis como su integración en el hueso dañado sean mucho más eficientes y duraderas", expone Becerra. De hecho, los datos han permitido a los expertos abrir nuevas líneas de trabajo con el objetivo de profundizar en el estudio de la formación de hueso y su integración con el paciente a lo largo del tiempo.

Posteriormente, comprobarán en modelos animales su funcionamiento en dos situaciones patológicas muy frecuentes en seres humanos: los defectos mandibulares (en conejos) y los problemas de cadera (en ovejas).