MADRID, 26 Jun. (EUROPA PRESS) -
Los investigadores han creado un gel que combina rigidez y dureza, que constituye un paso adelante en el intento de crear implantes biodegradables para lesiones articulares, según publican en la revista 'Nature'.
Imitar el cartílago articular, que se encuentra en las articulaciones de la rodilla y la cadera, es todo un reto. Este cartílago es clave para el movimiento suave de las articulaciones, y su daño puede causar dolor, reducir la función y provocar artritis.
Una posible solución es implantar andamios artificiales hechos de proteínas que ayuden al cartílago a regenerarse a medida que el andamio se biodegrada. La capacidad de regeneración del cartílago depende de la capacidad del andamiaje para imitar las propiedades biológicas del cartílago y, hasta la fecha, los investigadores se han esforzado por combinar las propiedades aparentemente incompatibles de rigidez y dureza.
Ahora, un nuevo estudio de científicos canadienses y chinos describe un método para combinar estas propiedades en un gel biodegradable. "El cartílago es complicado --afirma el doctor Hongbin Li, autor principal y profesor del Departamento de Química de la Universidad de Columbia Británica (UBC), en Canadá--. La reparación del cartílago articular representa un importante reto médico porque, naturalmente, no se repara solo".
Los implantes de cartílago biodegradables deben alcanzar un delicado equilibrio, ya que deben ser a la vez rígidos y resistentes, como el cartílago real. Mecánicamente, cuando algo es rígido, se resiste a ser doblado o deformado, pero eso suele significar que es quebradizo: cuando se dobla, se rompe, como el cristal.
Cuando algo es duro, resiste la rotura, incluso cuando se dobla, pero puede ser demasiado blando para ser útil en una articulación, como la gelatina, o incluso más blando que el cartílago real. Eso es lo que ocurre con los implantes actuales, que están hechos de proteínas, lo que crea un desajuste entre lo que necesitan las células y lo que se les proporciona, explica el doctor Li. Esto hace que el cartílago no se repare tan bien como podría.
En el estudio, el doctor Li y su equipo desarrollaron un nuevo método para endurecer un gel proteico sin sacrificar su dureza, enredando físicamente las cadenas de una proteína concreta que formaban la red del gel.
"Estas cadenas enredadas pueden moverse, lo que permite disipar la energía, por ejemplo, del impacto al saltar, igual que los amortiguadores de las bicicletas. Además, combinamos esto con un método existente de plegado y desplegado de proteínas, que también permite disipar energía", explica el primer autor, el doctor Linglan Fu, que realizó la investigación como estudiante de doctorado en el departamento de Química de la UBC.
El gel resultante era superresistente, capaz de resistir el corte con un bisturí, y más rígido que otros hidrogeles proteicos. Su capacidad para resistir la compresión era una de las mayores logradas por este tipo de geles y se comparaba favorablemente con el cartílago articular real. Además, el gel recuperaba rápidamente su forma original tras la compresión, como el cartílago real después de un salto.
Los conejos a los que se implantó el gel mostraron signos notables de reparación del cartílago articular 12 semanas después de la implantación, sin que quedaran restos de hidrogel y sin que el sistema inmunitario de los animales rechazara el implante.
Los investigadores observaron un crecimiento del tejido óseo similar al existente y un tejido regenerado próximo al cartílago existente en el grupo del implante de gel, unos resultados mucho mejores que los que obtuvieron con un grupo de control.
Curiosamente, una versión más rígida del gel obtuvo mejores resultados que una versión más blanda, probablemente debido a que la mayor rigidez es más compatible con los tejidos óseos y cartilaginosos y, por tanto, proporciona una señal física al organismo para una regeneración eficaz.
Sin embargo, puede haber algo demasiado rígido: según los investigadores, el gel más rígido no funcionó tan bien, probablemente debido a su degradación más lenta en el organismo.
"Esto demuestra lo complejo que es este campo de investigación y la necesidad de tener en cuenta muchos factores físicos y bioquímicos a la hora de diseñar estos andamios --afirma el coautor, el doctor Qing Jiang, profesor y cirujano de la Universidad de Nanjing, en China--. Se necesitan más ensayos con animales y la investigación aún es prematura para ensayos con humanos".
Los próximos pasos de los investigadores incluyen estas pruebas, el perfeccionamiento de la composición actual del gel y la adición de señales bioquímicas adicionales para fomentar aún más la regeneración celular. "Optimizando conjuntamente las señales bioquímicas y biomecánicas, veremos en el futuro si estos nuevos andamiajes pueden producir resultados aún mejores", concluye el doctor Li.
