Hueso sintético por impresión 3D regenerador de lesiones óseas

Redacción
Viernes, 30 Septiembre 2016

Un grupo de investigadores de la Universidad de Northwestern (Illinois, Estados Unidos) dirigidos por Ramille Shah -profesora adjunta de Ciencias de los Materiales y de Cirugía- ha creado mediante impresión 3D un hueso sintético que ha demostrado su capacidad para provocar la regeneración ósea natural en animales de laboratorio.

El hueso está compuesto por un biomaterial tan maleable como resistente y abre la posibilidad de que se realicen implantes y prótesis más baratas para tratar una serie de enfermedades óseas, dentales y cirugía plástica, señala la investigación publicada en la revista estadounidense Science Translational Medicine.

Los investigadores lograron reparar exitosamente una herida en la columna vertebral de ratas al favorecer la fusión de las vértebras y una malformación de cráneo en un mono, cuya lesión se cerró en cuatro semanas sin ningún signo de infección o de efectos secundarios. A diferencia de otros injertos óseos sintéticos, este nuevo material es, a la vez, elástico y muy sólido. También puede ser recortado fácilmente y es capaz de regenerar los tejidos óseos naturales sin tener que aplicar sustancias que promuevan el crecimiento del hueso, aseguraron los investigadores.

"Este trabajo representa lo que podría ser el próximo avance en ortopedia, cirugía cráneo-facial y pediatría cuando se trata de reparar y regenerar los huesos", estima Ramille Shah.

Hueso sintético por impresión 3D regenerador de lesiones óseas

El equipo de estudio descubrió una fórmula de tinta para impresoras 3D permitiendo usarla como material de hidroxiapatita, el principal componente mineral de los tejidos óseos que representa hasta 98% de la concentración total. El porcentaje restante es constituido por un polímero, un plástico -que es biocompatible y biodegradable, precisa Shah. Una vez implantado en los animales de laboratorio, este nuevo hueso sintético se funde rápidamente con los tejidos que lo rodean y regenera el hueso natural.

Como explica Adam E. Jakus, codirector de la investigación, «nuestros hallazgos abren la puerta al desarrollo de implantes de bajo coste y personalizados para el tratamiento de una amplia gama de lesiones óseas, incluidas las localizadas en la columna y en los dientes, y para su uso en las cirugías plásticas, reconstructivas y del cáncer óseo».

Hueso sintético por impresión 3D regenerador de lesiones óseas

Los injertos óseos que se están evaluando a día de hoy para su empleo en los trasplantes son demasiado frágiles. En consecuencia, no solo resulta muy complicado darles una forma adecuada, sino que presentan un alto riesgo de acabar rompiéndose durante su ‘manipulación’ en el quirófano. Todo ello sin olvidar el riesgo, ciertamente elevado, de que el injerto sea rechazado por el sistema inmune del paciente. Y aún hay un problema añadido: resultan muy difíciles de fabricar y son muy caros, por lo que por el momento no parece que se vayan a emplear de una forma demasiado ‘universal’.

Por tanto, el objetivo es conseguir un injerto que pueda ser fácilmente manipulado por los cirujanos, que no sea rechazado por el huésped y promueva una rápida regeneración del tejido óseo, y que pueda ser fabricado de forma ‘ilimitada’ y a un bajo coste.

El nuevo hueso sintético puede ser fabricado de forma muy rápida, barata e ilimitada con una impresora 3D, por lo que se le puede dar la forma que se desee. Y entre otras ventajas, presenta una gran elasticidad, una gran resistencia y una gran porosidad.

Hueso sintético por impresión 3D regenerador de lesiones óseas

Y este nuevo injerto o ‘hueso’, ¿es realmente eficaz? Pues según los experimentos con cultivos celulares, el hueso sintético fue capaz de inducir la diferenciación osteogénica y la proliferación de la médula ósea derivada de células madre mesenquimales de humanos. Y a ello se suman los resultados alcanzados con modelos animales.

Hueso sintético por impresión 3D regenerador de lesiones óseas

Concretamente, los investigadores trasplantaron su hueso sintético para promover el crecimiento de nuevo tejido óseo y, así, lograr una fusión espinal –esto es, la fusión de dos o más vertebras– en ratones con lesiones de columna. Y asimismo, para reparar los defectos craneales que presentaba un macaco Rhesus. Y en ambos casos, el procedimiento fue un éxito y no se asoció a ningún efecto secundario.

Como indica Adam Jakus, «nuestro hueso superelástico no indujo una respuesta inmune negativa del huésped, se vascularizó e integró rápidamente con los tejidos circundantes, y promovió el crecimiento de nuevo tejido óseo sin la necesidad de añadir ningún factor de crecimiento».

Más información en:

http://stm.sciencemag.org/content/8/358/358ra127.full

 

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Aplicación: Medicina