Desarrollan un nuevo biomaterial capaz de regenerar el cartílago dañado en las articulaciones

El cartílago es un componente crucial de las articulaciones. Cuando se daña, puede tener un gran impacto en la salud general y la movilidad de las personas. Y el problema es que, en los humanos adultos, no tiene una capacidad inherente para sanar y es difícil de reparar. Ahora, científicos de la Universidad Northwestern han desarrollado un nuevo material bioactivo que regeneró con éxito cartílago de alta calidad en las articulaciones de la rodilla de un modelo animal grande. Parece una sustancia gomosa, aunque el material es en realidad una red compleja de componentes moleculares que trabajan juntos para imitar el entorno natural del cartílago en el cuerpo. En el nuevo estudio, que se publica en la revista 'Proceedings of the National Academy of Sciences', los investigadores aplicaron el material al cartílago dañado en las articulaciones de las rodillas de los animales. En tan solo seis meses, observaron evidencia de una reparación mejorada, incluido el crecimiento de cartílago nuevo que contiene biopolímeros naturales (colágeno II y proteoglicanos), que permiten una resistencia mecánica sin dolor en las articulaciones. Los investigadores aseguran que, con más trabajo, el nuevo material algún día podría potencialmente usarse para prevenir cirugías de reemplazo total de rodilla , tratar enfermedades degenerativas como la osteoartritis y reparar lesiones relacionadas con el deporte como desgarros del ligamento cruzado anterior (LCA). «El cartílago es un componente fundamental de nuestras articulaciones. Cuando el cartílago se daña o se descompone con el tiempo, puede tener un gran impacto en la salud general y la movilidad de las personas. El problema es que, en los humanos adultos, el cartílago no tiene una capacidad inherente para sanar . Nuestra nueva terapia puede inducir la reparación en un tejido que no se regenera de forma natural. Creemos que nuestro tratamiento podría ayudar a abordar una necesidad clínica grave e insatisfecha«, afirma Samuel I. Stupp , de la Universidad Northwestern, quien dirigió el estudio. El nuevo estudio se basa en un trabajo publicado recientemente por el laboratorio de Stupp, en el que el equipo utilizó «moléculas danzantes» para activar células de cartílago humano con el fin de impulsar la producción de proteínas que forman la matriz tisular. En lugar de utilizar moléculas danzantes, el nuevo ensayo evalúa un biomaterial híbrido , desarrollado por el mismo laboratorio, que consta de dos componentes: un péptido bioactivo que se une al factor de crecimiento transformante beta-1 (TGFb-1), una proteína esencial para el crecimiento y el mantenimiento del cartílago, y ácido hialurónico modificado, un polisacárido natural presente en el cartílago y en el líquido sinovial lubricante de las articulaciones. «Muchas personas conocen el ácido hialurónico porque es un ingrediente popular en los productos para el cuidado de la piel. También se encuentra de forma natural en muchos tejidos del cuerpo humano, incluidas las articulaciones y el cerebro. Lo elegimos porque se parece a los polímeros naturales que se encuentran en el cartílago«, afirma Stupp. El equipo integró el péptido bioactivo y partículas de ácido hialurónico modificadas químicamente para impulsar la autoorganización de fibras a escala nanométrica en haces que imitan la arquitectura natural del cartílago. El objetivo era crear un andamiaje atractivo para que las propias células del cuerpo regeneraran el tejido cartilaginoso. Mediante el uso de señales bioactivas en las fibras a escala nanométrica, el material estimula la reparación del cartílago por parte de las células que pueblan el andamiaje. Para evaluar la eficacia del material, los investigadores lo probaron en ovejas con defectos en el cartílago de la articulación de la rodilla, una zona compleja de las extremidades traseras similar a la rodilla humana . Este trabajo se llevó a cabo en el laboratorio de Mark Markel en la Facultad de Medicina Veterinaria de la Universidad de Wisconsin-Madison. Según Stupp, las pruebas en un modelo ovino fueron vitales, ya que, al igual que los humanos, el cartílago de las ovejas es resistente y muy difícil de regenerar . También cuentan con similitudes en cuanto a la capacidad de soportar peso, tamaño y cargas mecánicas. «Un estudio en un modelo ovino permite predecir mejor cómo funcionará el tratamiento en humanos. En otros animales más pequeños, la regeneración del cartílago se produce con mucha más facilidad», explica Stupp. En el estudio, los investigadores inyectaron el material espeso y pastoso en los defectos del cartílago, donde se transformó en una matriz gomosa. No solo creció cartílago nuevo para rellenar el defecto a medida que se degradaba el armazón, sino que el tejido reparado fue consistentemente de mayor calidad en comparación con el control. En el futuro, Stupp cree que el nuevo material podría aplicarse a las articulaciones durante cirugías artroscópicas o de articulación abierta . El estándar actual de atención es la cirugía de microfracturas, durante la cual los cirujanos crean pequeñas fracturas en el hueso subyacente para inducir el crecimiento de nuevo cartílago. «El principal problema con el método de microfractura es que a menudo da como resultado la formación de fibrocartílago (el mismo cartílago que tenemos en las orejas) en lugar de cartílago hialino, que es el que necesitamos para tener articulaciones funcionales. Al regenerar el cartílago hialino, nuestro método debería ser más resistente al desgaste, solucionando el problema de la mala movilidad y el dolor articular a largo plazo y evitando al mismo tiempo la necesidad de reconstruir la articulación con grandes piezas de material», aclara Stupp.