MADRID 29 Nov. (EUROPA PRESS) -
Investigadores de la Universidad de Washington y la Universidad de Columbia, en Estados Unidos, han descubierto, mediante una novedosa técnica de imagen, una arquitectura fibrosa hasta ahora desconocida entre los tendones del manguito rotador y sus anclajes óseos en el hombro, que puede dar lugar a nuevas técnicas de reparación de lesiones, según publican en la revista 'Science Advances'.
Los ingenieros suelen utilizar la naturaleza para inspirar nuevos materiales y diseños. Este descubrimiento realizado por un equipo multiinstitucional de investigadores e ingenieros sobre cómo se unen los tendones y los huesos en la articulación del hombro ha descubierto estrategias de ingeniería insospechadas hasta ahora para unir materiales distintos.
El descubrimiento también arroja nueva luz sobre el funcionamiento del manguito rotador y sobre los motivos por los que las reparaciones fallan con tanta frecuencia.
Guy Genin, catedrático de Ingeniería Mecánica Harold y Kathleen Faught de la Facultad de Ingeniería McKelvey de la Universidad de Washington en San Luis, y Stavros Thomopoulos, catedrático de Cirugía Ortopédica Robert E. Carroll y Jane Chace Carroll de la Universidad de Columbia, dirigieron un equipo que descubrió una arquitectura fibrosa hasta ahora desconocida entre los tendones del manguito rotador y sus uniones óseas en el hombro.
Los desgarros del manguito de los rotadores, una de las lesiones tendinosas más comunes en los adultos, se producen cuando los tendones se desprenden o se rompen cerca del hueso. El 30% de los adultos mayores de 60 años sufren un desgarro, y más del 60% de los adultos mayores de 80 años tienen un desgarro.
La cirugía para reparar los desgarros tiene un alto índice de fracaso, que oscila entre el 30% y el 90%, dependiendo de la edad y otros factores. Genin, Thomopoulos y sus equipos llevan varios años estudiando la mecanobiología de estos tejidos.
Para observar más de cerca la entesis, o el material de transición donde cada uno de los cuatro tendones del manguito rotador se une al hueso, el equipo aplicó una novedosa técnica de microtomografía computarizada (microCT).
Las imágenes revelaron un lugar oculto en la entesis del tendón del supraespinoso de los hombros de los ratones, donde las fibras del tendón se insertan directamente en el hueso en un 30% de la conocida huella de fijación.
Mediante un análisis biomecánico, unido a simulaciones numéricas, descubrieron que la resistencia del manguito rotador sano surge de la composición, estructura y posición de la entesis, ya que la arquitectura de los tejidos blandos fibrosos interactúa con la del hueso. Fue la primera vez que los investigadores pudieron ver simultáneamente los tejidos blandos y duros del manguito de los rotadores.
"Cuando el autor principal Mikhail Golman nos mostró por primera vez estas imágenes, nos dimos cuenta de que había que volver a dibujar gran parte de la antigua imagen de cómo interactúan el tendón y el hueso --recuerda Genin--. El sistema de fibras que hay ahí parece las fibras de una cuerda, y podemos entender mucho de dónde viene la dureza si comprendemos cómo estas fibras se rompen secuencialmente cuando están junto al hueso. Es una nueva forma de pensar en cómo unir diferentes materiales".
Después de que el equipo encontrara el lugar oculto, hubo más descubrimientos a medida que avanzaban. "Cada experimento que hacíamos revelaba nuevas y fascinantes características del sistema de fijación", dijo Thomopoulos.
"Enseguida nos dimos cuenta de que había que replantearse aspectos fundamentales de este problema desde cero --recuerda--. Nuestro objetivo era comprender de dónde obtiene el manguito rotador sano su dureza y resistencia y en qué condiciones se rompe. Descubrimos que la dureza del manguito rotador varía en función de la posición del hombro, lo que ayuda a explicar las diferencias en los patrones de lesión que se observan en los pacientes".
El equipo descubrió que la dureza del manguito rotador se debe a que las fibras ayudan a construir el puente entre el tejido y el hueso. La dureza se refiere a la cantidad de energía necesaria para romper una estructura, mientras que la fuerza se refiere a la fuerza con la que hay que tirar para romperla, apunta Genin.
"Descubrimos que en realidad hay una compensación entre la resistencia y la dureza con estos sistemas de fibras --añade--. Si se reduce la resistencia general permitiendo que algunas de las fibras se rompan, en realidad se puede hacer que la estructura sea más resistente porque la cantidad de energía absorbida aumenta".
Genin subraya que sus resultados demostraron que replicar la estructura de las fibras es esencial para una curación exitosa y sin dolor después de la reparación del manguito rotador.
"Esta investigación nos dio una visión totalmente nueva de esta región frecuentemente lesionada y presentó una nueva forma de pensar en cómo unir estos dos materiales diferentes --explica--. Esto no sólo es importante para las cirugías, sino para todo tipo de fallos de ingeniería que se producen cuando se conecta un material a algo con una arquitectura diferente. Al fusionar los paradigmas arquitectónicos de los materiales y permitir el fallo distribuido de los elementos que se unen, se puede aumentar drásticamente la resistencia".
