Cerca de sustituir injertos de hueso por material de vidrio en las cirugía

Un equipo de investigadores del Hospital Universitario 12 de Octubre de la Comunidad de Madrid y la Universidad Complutense de Madrid ha estado trabajando durante años en el desarrollo de biomateriales para tratar defectos óseos. Su última investigación, publicada en Acta Biomaterialia, una de las revistas más prestigiosas en este campo, supone un avance significativo hacia su objetivo: eliminar la necesidad de utilizar autoinjertos e injertos óseos de cadáver en la cirugía ortopédica. Aunque estos siguen siendo los métodos más efectivos, presentan limitaciones y efectos secundarios.

El tratamiento de defectos óseos que no pueden autorrepararse es un desafío global en la cirugía ortopédica. En este contexto, según Lorena García Lamas, cirujana ortopédica y traumatóloga del Hospital 12 de Octubre e investigadora en el Instituto de Investigación i+12, "el autoinjerto óseo sigue siendo la mejor solución para tratar defectos debido a su capacidad osteoconductora, osteoinductora y osteogénica, es decir, su habilidad para estimular la formación de nuevo hueso".

Sin embargo, como explica García Lamas, su uso se encuentra limitado por varios factores, como la morbilidad en la zona donante, la cantidad limitada de tejido disponible del propio paciente, el tiempo quirúrgico prolongado y el riesgo de pérdida sanguínea durante la operación. Tras el autoinjerto, los aloinjertos (injertos de hueso de cadáver) son los sustitutos más utilizados, provenientes de bancos de huesos. Estos pueden ofrecer soporte estructural pero no promueven la formación de nuevo hueso debido a los procesos de preparación necesarios para reducir el riesgo de infección o transmisión de enfermedades.

Dada esta situación, existe una necesidad en el campo de la ingeniería de tejidos de desarrollar "equivalentes tisulares" que puedan cumplir la función del autoinjerto sin las limitaciones que conlleva su uso. La investigación reciente sobre vidrio mesoporoso representa un paso importante en esa dirección, ofreciendo una alternativa viable y potencialmente revolucionaria en el tratamiento de defectos óseos.

Búsqueda de materiales biocompatibles, bioactivos y reabsorbibles

Para evitar las consecuencias negativas de los autoinjertos y aloinjertos, los investigadores llevan años buscando biomateriales compatibles que puedan reemplazarlos. Estos materiales se introducen en el defecto óseo para mantener el espacio, proporcionar soporte mecánico e interactuar con el tejido óseo, facilitando la formación de nuevo hueso.

Es fundamental que estos biomateriales sean biocompatibles, lo que significa que deben tener una reactividad favorable y no ser encapsulados por el cuerpo como un objeto extraño. En su lugar, deben promover la formación de hueso directamente sobre su superficie.

Los primeros materiales sintéticos implantados en los años sesenta eran sólidos. Sin embargo, durante las últimas décadas, han evolucionado para ser bioactivos y degradables. Además, con el avance de la impresión 3D, ahora se pueden diseñar con una estructura tridimensional porosa, lo que permite el crecimiento de vasos sanguíneos y la colonización del material por células osteoformadoras, facilitando así la formación de nuevo hueso.

Hay dos grandes familias de materiales bioactivos: las biocerámicas basadas en fosfato de calcio, debido a su composición similar al hueso, y los vidrios bioactivos. En estudios realizados in vivo por la doctora Lorena García e in vitro por el equipo del doctor Antonio Salinas, de la Facultad de Farmacia de la Universidad Complutense de Madrid y el Instituto de Investigación del Hospital 12 de Octubre, ambos tipos de materiales han demostrado ser biocompatibles, bioactivos y reabsorbibles en diversos grados. Esto significa que son capaces de integrarse con el tejido receptor y eventualmente desaparecer total o parcialmente una vez que han cumplido su función de soporte.

Solución: vidrios mesoporosos

Los vidrios bioactivos se han perfeccionado hasta convertirse en los actuales vidrios mesoporosos, que fueron objeto del último estudio in vivo de la doctora García y el doctor Salinas. Según explica Salinas, estos son los materiales sintéticos con mayor bioactividad, es decir, los que empiezan a formar hueso en menos tiempo. Además, presentan poros macroscópicos y nanoporos, todos con el mismo tamaño y altamente ordenados, lo que los hace ideales para añadir iones con actividad terapéutica y cargarlos con biomoléculas y fármacos de actividad biológica, como el estroncio o la osteostatina. Estos elementos favorecen la formación de hueso y la cicatrización.

Salinas señala que, en comparación con los materiales sintéticos que se utilizan actualmente, “nuestros biomateriales tienen una bioactividad mucho mayor que cualquier otro biomaterial sintético. Pueden tardar solo ocho horas en comenzar la formación de hueso, en contraste con los tres a siete días que requiere un material ya considerado muy bioactivo. Es un auténtico récord”.

Si bien estos biomateriales aún no alcanzan el nivel de los autoinjertos óseos, ambos investigadores coinciden en que logran tasas de formación de hueso nuevo superiores a las de los biomateriales en uso. Aunque estos biomateriales fueron diseñados hace años y han superado todos los ensayos clínicos y aprobaciones regulatorias, Salinas concluye que los vidrios mesoporosos bioactivos enriquecidos con iones terapéuticos, biomoléculas y células aún deben superar el largo proceso necesario para ser empleados en pacientes.

Fuente: Hospital 12 de octubre