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 si hay lesión, puede causar dolor, reducir la función de la articulación y provocar artritis. Una posible solución es implantar andamios artificiales hechos de proteínas que ayuden al cartílago se ha regenerado en 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 y chinos canadienses publicado en la revista «Naturaleza» describir un método para combinar estas propiedades en un gel biodegradable. “El cartílago es complicado”, afirmó Hongbin Li, autor principal y profesor del Departamento de Química de la Universidad de Columbia Britanica (Canadá). “La reparación del cartílago articular representa un importante reto médico porque, naturalmente, no se repara solo”.
Los implantes de cartílago biodegradable 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 util en una articulacion, como la gelatina, o incluir más blando que el cartílago real. Por lo tanto, ocurre con los implantes actuales, que están hechos de proteínas, lo que crea un desequilibrio entre lo que necesitan las células y lo que les proporciona, explicó Li.
En el estudio, Li y su equipo desarrollaron un nuevo método para soportar un gel de proteína sin sacrificar su duración, enredando físicamente el candado de un concreto de proteína que formó el gel rojo. “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 agotamiento y agotamiento de proteínas, que también permite la pérdida de energía”, explica el autor principal Linglan Fu.
El gel resultante es súper resistente, capaz de resistir el corte con un bisturí y más rígido que nuestros hidrogeles proteicos. Su capacidad para resistir la compresión será una de las mayores loggradas para este tipo de geles y se compara favorablemente con el cartílago articular real. Además, el gel recuperará rápidamente su forma original después de la compresión, como el cartílago real después de un salto mortal.
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 inmunológico de los animales rechazara el implante.
El gel recuperará rápidamente su forma original después de la compresión, como el cartílago real después de un salto mortal.
Los investigadores también observaron un crecimiento del tejido óseo similar al tejido y un tejido regenerado próximo al cartílago existente en el grupo de implante de gel, resultados mucho mejores que los obtenidos en el grupo de control.
Curiosamente, una versión más rígida del gel obtuvo mejores resultados que la 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, según los investigadores, el gel más rígido no tan bien expuesto, probablemente debido a que ha podido degradarse más lentamente en las organizaciones. «Es demostrar la exhaustividad de 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, Qing Jiang, profesor y cirujano de la Universidad de Nanjing.
Se necesita más ensayos con animales y la investigación aún es prematura para ensayos con humanos. Los próximos pasos de los investigadores incluyen estas pruebas, el mejora de la composición actual del gel y la aportación de señales bioquímicas adicionales para favorecer aun más la regeneración celular. “Optimizando en conjunto las señales bioquímicas y biomecánicas, veremos en el futuro si estos nuevos andamiajes pueden producir resultados aún mayores”, afirmó Li.