La membrana de la cáscara de huevo sería útil para la regeneración ósea

Un nuevo biomaterial que contiene membrana de cáscara de huevo de gallina y ha sido desarrollado por investigadores del Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (IACT), el centro de investigación mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Granada, junto a las universidades de Oviedo, Jaén, Nacional de Colombia y junto al Servicio Andaluz de Salud, promueve la formación de nuevas células óseas, por lo que podría resultar útil como material de regeneración ósea.

El producto está basado en una membrana con una cara externa mineralizada, que induce la formación de nuevas células óseas, y una cara interna sin mineralizar, que actúa como barrera frente a una indeseada invasión celular desde el tejido gingival circundante hacia la zona de formación del hueso. Estos resultados se han publicados en la revista Biomaterials Advances y tanto el material resultante, como sus aplicaciones, han sido protegidos mediante patente en España, al mismo tiempo que se ha iniciado el proceso para su protección a nivel internacional.

La membrana del huevo es un material biopolimérico singular formado por fibras de colágeno (tipo I, V y X) y recubierta de proteínas de la clara, proteínas de la matriz de la cáscara y carbohidratos como glucosaminoglicanos y ácido hialurónico. En su cara externa la membrana presenta unas estructuras denominadas mamilas compuestas de proteoglicanos, unas moléculas que actúan como centros de nucleación (cambio de estado por el que se forman cuerpos sólidos a partir de una fase líquida previa) de carbonato cálcico, el componente mineral de la cáscara.

“En el caso de recubrimiento pulpar, el biomaterial de membrana recubre una exposición accidental de la pulpa dental, con el objetivo de preservar la vitalidad del diente”

La composición y función de las caras externa e interna de la membrana son diferentes. Mientras la cara externa promueve la nucleación de carbonato cálcico –y, por tanto, la formación de la cáscara–, la cara interna, que está en contacto con la yema y la clara, inhibe la formación del mineral. Las aves aprovechan esta doble función de la membrana para formar el resistente material de cáscara de huevo: una coraza de carbonato cálcico que protege al embrión de agresiones externas y, al mismo tiempo, le permite eclosionar fácilmente desde su interior. Esta dualidad ha demostrado ser una característica prometedora que en este trabajo ha servido para desarrollar un material biohíbrido con futuras aplicaciones en regeneración ósea guiada y recubrimiento pulpar.

Una técnica de regeneración ósea que ya se usa en odontología

Esta técnica ya se usa ampliamente en odontología para promover la regeneración de hueso mandibular, por ejemplo, en maxilares, antes de colocar un implante, y la reparación de defectos óseos. Para ello se usan pequeñas membranas fabricadas con polímeros reabsorbibles naturales (colágeno, quitosano y gelatina, entre otros) o sintéticos (ácido poliláctico (PLA), ácido poliglicólico (PGL) y sus copolímeros) y un injerto óseo o material regenerador como un fosfato de calcio.

El papel de estas membranas es actuar como barrera física entre el tejido óseo y el tejido gingival circundante, de manera que evite la invasión de células desde el tejido gingival a la zona del injerto óseo y, además, sirva como soporte para la formación de hueso nuevo. A su vez, se requiere que sean reabsorbibles para evitar una segunda cirugía.

El biomaterial desarrollado en este trabajo consta de una membrana de cáscara de huevo de gallina, recubierta en su cara externa por nanocristales de fosfatos de calcio (fase apatito), preservando su cara interna sin mineralizar. Los fosfatos de calcio son un grupo de minerales que contienen iones de calcio y fosfato en su composición, y cristalizan en diferentes fases, entre ellas la fase apatito, que es el principal componente mineral de nuestros huesos y dientes.

“Para ello hemos usado una técnica de cristalización innovadora denominada ‘cristalización por difusión de vapor’, que persigue la precipitación de nanocristales de apatito con características similares al apatito del hueso que se pretende regenerar. El biomaterial obtenido es pues bifuncional, osteoinductor en la cara externa y barrera frente a la invasión celular en la cara interna, pudiendo sustituir a los actuales materiales empleados en regeneración ósea guiada, es decir, la suma de una membrana más un injerto óseo. La membrana en su cara externa es, por ende, afín a los tejidos mineralizados y en su cara interna afín a los tejidos blandos. La membrana es, asimismo, reabsorbible”, explica Jaime Gómez Morales, del Laboratorio de Estudios Cristalográficos del IACT e investigador principal del estudio.

Las pruebas in vitro han confirmado que el material de membrana de huevo recubierto con apatito tiene propiedades mecánicas mejoradas respecto a la propia membrana, biocompatibilidad y capacidad de estimular el crecimiento y desarrollo de células formadoras de hueso, incluyendo la diferenciación osteogénica de células madre mesenquimales (importantes para fabricar y reparar tejido óseo). Estas propiedades son clave para determinar el potencial de aplicación clínica del material conseguido en este estudio y son garantes para avanzar en su investigación. De esta forma, el material también puede ser utilizado para la regeneración de lesiones de otros huesos del cuerpo.

“En el caso de recubrimiento pulpar, el biomaterial de membrana recubre una exposición accidental de la pulpa dental, con el objetivo de preservar la vitalidad del diente. En la actualidad, los materiales utilizados para el recubrimiento pulpar están compuestos a base de hidróxido de calcio, silicatos de calcio y resinas compuestas, presentando limitaciones en su aplicación clínica debido a su incompatibilidad composicional con los tejidos dentales. Nuestro material, en cambio, contiene fosfatos de calcio (apatito) que son los mismos componentes presentes en los tejidos dentales, como la dentina o el esmalte. Esto lo convierte en una opción prometedora y compatible para la regeneración pulpar”, explica Gómez Morales. “Gracias a estos resultados positivos, estamos comprometidos con la optimización de sus propiedades, de manera que pueda contribuir sustancialmente en campos médicos tales como la Traumatología y Odontología regenerativa”, añade.

Fuente: Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)