Los investigadores de PolyU diseñan el nuevo andamio del uno mismo-herraje para inducir la regeneración del hueso

Los investigadores de la universidad politécnica de Hong Kong (PolyU) han diseñado y han fabricado un alto andamio de ejecución del hueso del uno mismo-herraje combinando una espuma y un hydroxyapatite (el componente mineral principal de la memoria de la forma del tejido del hueso). Puede implantar con seguridad y convenientemente en defectos del hueso e inducir la regeneración del hueso, así aumentando la recuperación de los daños y de las fracturas del hueso. Actualizado, ningún andamio del hueso en mercado comercial posee tal efecto del uno mismo-herraje de la memoria de la forma.

Los investigadores de PolyU han desarrollado un andamio nuevo del uno mismo-herraje que puede implantar con seguridad y convenientemente en defectos del hueso e inducir la regeneración del hueso. A profesor Hu Jinlian (centro) llevan a las personas y el Dr. Xie Ruiqi (se fue) del instituto de materias textiles y ropa, y el Dr. Guo Xia (derecho) del departamento de las ciencias de la rehabilitación.

A pesar de la capacidad regeneradora del hueso, para los defectos grandes del hueso debido a las resecciones del tumor del hueso o a las fracturas severas, el hueso que injerta cirugías (los autoinjertos o los allografts) se requiere siempre para orquestrar la regeneración del hueso. Con la fractura de hueso convirtiéndose una preocupación mundial de levantamiento de la salud, especialmente por sociedades de envejecimiento, cómo perfeccionar el injerto de proceso o inducir la regeneración del hueso efectivo, así para ayudar a relevar el sufrimiento y para reducir los costos médicos de la sociedad, se ha convertido en un reto de levantamiento para los científicos. Tomando fracturas del caballete de la osteoporosis como un ejemplo, un último estudio proyectó que el número de nuevos casos anuales en Hong Kong, de 9.590 este año, será triplicado en 2050; mientras que Malasia y Singapur alcanzarán 3,5 veces durante el período.

Un campo prometedor explorado por los científicos de la ingeniería del tejido es desarrollar un andamio del hueso que pueda actuar como patrón para la regeneración rápida del tejido, y se puede utilizar en la operación como mínimo invasor para reducir retén de la hospitalización y riesgo de la infección. El andamio nuevo desarrollado por las personas de los investigadores de PolyU, llevadas por profesor Hu Jinlian (investigador principal) y el Dr. Xie Ruiqi del instituto de materias textiles y ropa, y el Dr. Guo Xia del departamento de las ciencias de la rehabilitación, ha ofrecido ruptura prometedora. Las personas tienen colaboración cercana con la universidad de Sichuan en cultivo celular y el animal que modela para la investigación.

Características del andamio nuevo del hueso de PolyU

El andamio nuevo hecho de la espuma de poliuretano de la memoria de la forma (un tipo de material plástico) y de las nano-partículas (HA) del hydroxyapatite es caracterizado por su efecto notable del uno mismo-herraje. Como material de la memoria de la forma, el andamio se puede condensar en 0°C, implantar con forma compacta en la temperatura ambiente, y recuperar a su forma original totalmente en 40°C. El andamio puede llenar así los defectos irregulares del hueso perfectamente. Las temperaturas transitorias, con el alcance cerca de las temperaturas fisiológicas del cuerpo humano, también aumentan la viabilidad de usar el andamio en cirugía como mínimo invasor.

El andamio del uno mismo-herraje posee una estructura altamente porosa con los poros interconectados para permitir la migración de las células y la formación de nuevos tejidos. La talla media del poro del andamio es el μm 670 (el diámetro de un cabello humano es el μm alrededor 100), que está cercano al del hueso trabecular (la capa interna del hueso) e imita así in vivo el microambiente real. La estructura óptima del andamio es el alrededor 60% de claros del espacio.

La fuerza mecánica del andamio puede ni ser demasiado baja (puede causar la deformación o la caída) ni demasiado arriba (puede reducir la densidad del tejido circundante del hueso). La fuerza compresiva del andamio desarrollado PolyU del uno mismo-herraje se diseña en 13.6MPa (Megapascal), que es comparable al del hueso trabecular. Los pruebas de laboratorio también muestran que el andamio del uno mismo-herraje es biocompatible y no tiene ninguna citotoxicidad.

Estudio animal en la regeneración del hueso

“Nuestro equipo de investigación más futuro examinó el funcionamiento del andamio del uno mismo-herraje en la facilitación de la regeneración del hueso con un estudio femoral del defecto del conejo. Los resultados muestran que nuestro andamio ha vencido las desventajas de los andamios tradicionales del polímero, y tienen gran potencial para la regeneración del hueso,” dijo a profesor Hu.

En el estudio animal, 18 conejos con un hueso femoral desertan en cada codo, componiendo un total de 36 lesiones, fueron divididos en grupo experimental y grupo de mando.

Los defectos del hueso de los conejos en el grupo experimental fueron implantados con los andamios del uno mismo-herraje (con talla original alrededor del 5% más grande que los defectos del hueso) condensados al alrededor 50% de su talla original. Después de accionar con 40°C salino, los andamios se desplegaron de la forma condensada para llenar el defecto en 60 segundos. Los defectos del hueso en el grupo de mando fueron dejados sin llenar.

Doce semanas después de la cirugía, el grupo experimental visualizó un ingrowth más rápido del tejido del hueso en volumen. Había los 46% de ingrowth del hueso, o la proporción de defectos totales que eran reparados. Por el contrario, el grupo de mando tenía solamente 24%.

El andamio del uno mismo-herraje se ha probado que inducía la formación de osteoblasts y de vasos sanguíneos, que son responsables de la síntesis del tejido del hueso. En el grupo experimental, 12 semanas después de la cirugía, el número de brotes neovascular creció en los andamios era 4 veces de eso en el grupo de mando. Por otra parte, el 5% de superficie del hueso fueron revestidos por los osteoblasts en el grupo experimental mientras que el grupo de mando no registró casi ningún osteoblast.

En conclusión, el andamio nuevo de la memoria de la forma desarrollado por PolyU tiene las ventajas de:

  • siendo implantado vía la operación como mínimo invasor;
  • uno mismo-adaptación y uno mismo-herraje;
  • estructura óptima para el remodelado del hueso;
  • biocompatibility completo; y
  • propiedades mecánicas óptimas.

Fuente: https://www.polyu.edu.hk/web/en/media/media_releases/index_id_6565.html