Tinta para impresión en 3D ayuda a inducir regeneración ósea

Un nuevo estudio describe una tinta de impresión en tres dimensiones (3D), que se puede usar para producir un implante sintético de hueso hiperelástico (HB) que rápidamente induce la regeneración ósea y el crecimiento.

 

Desarrollado por investigadores de la Universidad Northwestern (NU, Chicago, IL, EUA), el HB sintético para la regeneración ósea, compuesto de 90% de hidroxiapatita (HA) y 10% de policaprolactona, se puede imprimir rápidamente de tintas líquidas extruidos a temperatura ambiente. El HB-3D impreso resultante exhibe propiedades mecánicas elásticas, apoya la viabilidad y la proliferación celular e induce la diferenciación osteogénica de las células madre mesenquimatosas humanas, derivadas de la médula ósea.

 

En un estudio para evaluar el HB in vivo, en un modelo de implante subcutáneo de ratón para la biocompatibilidad del material (a los 7 y 35 días), en un modelo de rata de fusión espinal posterolateral para la formación de hueso nuevo (a las ocho semanas) y, en un estudio de caso de un defecto de la bóveda craneal grande de primate (en cuatro semanas), el HB no provocó una respuesta inmune negativa, se vascularizó, de forma rápida, integrándose con los tejidos circundantes y si se osificó rápidamente y permitió el crecimiento de hueso sin necesidad de la adición de factores biológicos.

 

Una de las mayores ventajas del nuevo material es que el producto final puede ser personalizado para el paciente. Mientras que, en las cirugías tradicionales de trasplante de hueso, se le tiene que dar forma al hueso autólogo para que se pueda adaptar exactamente el área donde se necesita, con el HB, el cuerpo del paciente puede ser escaneado y digitalizado de manera que se puede imprimir una sección personalizada de hueso sintético en 3-D. Debido a sus propiedades mecánicas distintas, el biomaterial también puede ser cortado fácilmente para que se ajuste al tamaño y forma necesaria durante un procedimiento. El estudio fue publicado el 28 de septiembre, 2016, en la revista Science Translational Medicine.

 

“Podemos incorporar los antibióticos para reducir la posibilidad de infección después de la cirugía; también podemos combinar la tinta con diferentes tipos de factores de crecimiento, si es necesario, para mejorar aún más la regeneración. Es realmente un material multifuncional”, dijo la autora principal, Ramille Shah, PhD, de los departamentos de ciencia & ingeniería de los materiales y cirugía. “Usted pone las células madre en nuestros andamios; se conviertan en células óseas y empiezan a regular, de manera positiva, la expresión de genes específicos de los huesos. Esto es, sin necesidad de cualquier otra sustancia osteo-inductora; es sólo la interacción entre las células y el material en sí mismo”.

 

La HA es una forma mineral natural de apatita de calcio. Hasta el 50% en volumen y el 70% en peso de hueso humano, son una forma modificada de HA y la HA carbonatada, deficiente en calcio, es el mineral principal de las cuales se componen el esmalte dental y la dentina. Pero, a pesar de sus propiedades biológicas atractivas, la HA tiene inconvenientes, como la baja tasa de reabsorción in vivo, un mal efecto estimulante sobre el crecimiento de nuevos tejidos óseos, baja resistencia a las fracturas y una durabilidad pequeña a la fatiga en el entorno fisiológico. El polímero añadido le proporciona a la HA la elasticidad gracias a la forma en que se ha diseñado e impreso su
estructura.

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