Desde hace años, investigadores del Hospital Universitario 12 de Octubre de la Comunidad de Madrid y la Universidad Complutense de Madrid se han dedicado al estudio de biomateriales para tratar defectos óseos. Su más reciente estudio, publicado en Acta Biomaterialia, ha puesto de manifiesto avances significativos. Han experimentado con materiales de vidrio mesoporoso, lo que los acerca más a su objetivo: eliminar la necesidad de autoinjertos e injertos de hueso cadavérico en cirugía ortopédica. Aunque estos últimos métodos son actualmente los más efectivos, presentan limitaciones y efectos secundarios, por lo que la búsqueda de alternativas más seguras y eficaces es crucial.
El tratamiento de defectos óseos que carecen de capacidad de autorreparación representa un desafío global en el ámbito de la cirugía ortopédica. Según Lorena García Lamas, especialista en Cirugía Ortopédica y Traumatología del Hospital 12 de Octubre y del Instituto de Investigación del Hospital i+12, quien es la primera autora del artículo, “el autoinjerto óseo sigue siendo la opción preferida para abordar estos defectos debido a su capacidad osteoconductora, osteoinductora y osteogénica, es decir, su habilidad para fomentar la formación de nuevo tejido óseo”. No obstante, García Lamas señala que el uso del autoinjerto se ve restringido por diversos factores, como la morbilidad en la zona donante o la cantidad limitada de hueso disponible del propio paciente. Además, su aplicación conlleva un aumento del tiempo quirúrgico y una mayor pérdida sanguínea durante la intervención.
Después del autoinjerto, los sustitutos más comunes son los injertos de cadáver (aloinjertos), obtenidos de bancos de huesos, que proporcionan soporte estructural pero no estimulan la formación de nuevo tejido óseo debido a los procesos a los que son sometidos para reducir el riesgo de infección o transmisión de enfermedades.
En este contexto, surge una necesidad en el ámbito de la ingeniería de tejidos: la creación de equivalentes tisulares que puedan cumplir la función del autoinjerto sin verse afectados por las limitaciones asociadas a su uso.
Biocompatibles y reabsorbibles
Con el objetivo de evitar las consecuencias negativas los investigadores han estado dedicados a encontrar biomateriales compatibles que puedan reemplazar tanto los autoinjertos como los aloinjertos durante años de investigación. Estos biomateriales son rellenos que se insertan dentro o sobre el defecto óseo para mantener el espacio y proporcionar soporte mecánico, lo que facilita la formación de nuevo tejido óseo mediante la interacción del material con el hueso circundante. Es crucial que estos materiales sean biocompatibles, es decir, que su reactividad sea favorable para evitar que el organismo los encapsule como cuerpos extraños. En su lugar, se busca que fomenten la creación de hueso directamente sobre ellos.
En los años sesenta, los primeros materiales sintéticos que se comenzaron a implantar eran sólidos. Sin embargo, en las últimas décadas, han experimentado una evolución significativa hacia la bioactividad, la degradabilidad y, especialmente, la capacidad de impresión en 3D. En la actualidad, se están diseñando materiales con una estructura tridimensional porosa, lo que permite el crecimiento de vasos sanguíneos y la colonización por células osteoformadoras, facilitando así la formación de hueso.
Existen dos categorías principales de materiales bioactivos: las biocerámicas, basadas en fosfato de calcio debido a su composición similar a la del hueso, y los vidrios bioactivos. En estudios in vivo realizados por la doctora Lorena García y en estudios in vitro llevados a cabo por el equipo de Antonio Salinas, de la Facultad de Farmacia de la Universidad Complutense de Madrid y del Instituto de Investigación del Hospital 12 de Octubre, ambos materiales han demostrado ser biocompatibles, bioactivos y reabsorbibles en diferentes grados. Esto significa que son capaces de integrarse con el tejido receptor y, eventualmente, desaparecer total o parcialmente una vez hayan cumplido su función de soporte.
Vidrio mesoporoso
Los vidrios bioactivos han evolucionado hasta llegar al vidrio mesoporoso actuales, objeto del último ensayo in vivo realizado por los especialistas García y Salinas. Según este último, estos materiales representan los sintéticos con mayor bioactividad, lo que significa que comienzan a formar hueso en el menor tiempo posible. Además, presentan poros macroscópicos y nanoporos, ambos de tamaño uniforme y altamente ordenados. Esta característica los hace ideales para la incorporación de iones con actividad terapéutica y para cargar biomoléculas y fármacos con actividad biológica, como el estroncio o la osteostatina, elementos que promueven la formación ósea y la cicatrización.
“Nuestros biomateriales tienen una bioactividad mucho mayor que cualquier otro biomaterial sintético, pueden tardar solo ocho horas en iniciar la formación de hueso frente a los tres o siete días que tarda un material que ya se considera muy bioactivo. Es un auténtico récord”, señala Salinas.
A pesar de los avances, estos biomateriales todavía no alcanzan el nivel del autoinjerto óseo, aunque ambos expertos coinciden en que logran tasas de formación de hueso nuevo superiores a las obtenidas con los biomateriales actualmente en uso. Estos últimos fueron diseñados hace años y han superado todos los ensayos clínicos y aprobaciones requeridas por las agencias regulatorias. Sin embargo, según Salinas, “nuestro vidrio mesoporoso bioactivo enriquecido con iones terapéuticos, biomoléculas y células aún debe pasar por un largo proceso para poder ser utilizado en pacientes”.
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