La combinación única de rigidez y flexibilidad en un gel biodegradable promete revolucionar la regeneración del cartílago en lesiones articulares.
La imitación del cartílago articular presente en las articulaciones de la rodilla y la cadera es un desafío considerable. Este tejido es crucial para el movimiento suave de las articulaciones, y cualquier lesión puede provocar dolor, limitar la función de la articulación e incluso desencadenar artritis. Una posible solución que se está explorando es el uso de andamios artificiales fabricados con proteínas, los cuales ayudan al cartílago a regenerarse a medida que el andamio se biodegrada. No obstante, hasta ahora, ha sido difícil combinar las propiedades de rigidez y resistencia necesarias para imitar adecuadamente el cartílago.
Un reciente estudio publicado en la revista "Nature" detalla un nuevo enfoque desarrollado por científicos canadienses y chinos que aborda este desafío. El profesor Hongbin Li, autor principal del estudio y miembro del Departamento de Química de la Universidad British Columbia (Canadá), explica que la reparación del cartílago articular representa un importante desafío médico, ya que este tejido no se regenera naturalmente por sí solo.
Los implantes de cartílago biodegradables deben encontrar un equilibrio delicado, ya que necesitan ser rígidos y resistentes, al igual que el cartílago real. Sin embargo, hasta ahora, los implantes existentes hechos de proteínas no satisfacen por completo las necesidades de las células, lo que limita su capacidad para reparar el cartílago de manera eficiente.
En el estudio mencionado, Li y su equipo desarrollaron un nuevo método para endurecer un gel proteico sin sacrificar su dureza, mediante el entrelazamiento físico de cadenas de una proteína específica que conforma la estructura de la red del gel. Esto permite que las cadenas entrelazadas se muevan, lo que disipa la energía generada por impacto, similar a cómo funcionan los amortiguadores en las bicicletas. Además, combinaron este método con la técnica existente de plegado y desplegado de proteínas, que también ayuda a disipar energía.
El resultado fue un gel altamente resistente, capaz de soportar el corte con un bisturí y más rígido que otros hidrogeles proteicos. Su capacidad para resistir la compresión se comparó favorablemente con el cartílago articular real, y el gel recuperaba rápidamente su forma original después de la compresión, al igual que el cartílago natural después de un salto.
En el estudio, se implantó el gel en conejos, y tras 12 semanas se observaron signos notables de reparación del cartílago articular. El gel se degradó sin dejar residuos, y el sistema inmunológico de los animales no rechazó el implante. Además, se observó un crecimiento del tejido óseo similar al tejido existente y una regeneración del tejido cercano al cartílago original, superando los resultados obtenidos en el grupo de control.
Los investigadores destacan que una versión más rígida del gel obtuvo mejores resultados, posiblemente porque su mayor rigidez es más compatible con los tejidos óseos y cartilaginosos, proporcionando una señal física efectiva para la regeneración. No obstante, el gel más rígido presentó una degradación más lenta en el organismo, lo que sugiere la necesidad de considerar múltiples factores físicos y bioquímicos al diseñar estos andamios.
Aunque se requieren más pruebas con animales y aún es prematuro realizar ensayos en humanos, los investigadores planean llevar a cabo estas etapas adicionales. Su objetivo es perfeccionar la composición del gel actual y agregar señales bioquímicas adicionales para promover aún más la regeneración celular. En palabras de Li, optimizando conjuntamente las señales bioquímicas y biomecánicas, se espera alcanzar resultados aún mejores con estos nuevos andamios en el futuro.
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