Desarrollo de prototipos de soportes tridimensionales a base de colágeno tipo I e hidroxiapatita para regeneración ósea

Abstract

El hueso es uno de los tejidos de mayor demanda para trasplante a nivel mundial, representando cerca de 2,2 millones de injertos anualmente. Por medio de la ingeniería de tejidos ósea (BTE) se han desarrollado estrategias que permiten la regeneración del tejido, sin embargo, el desarrollo de un sustituto óseo que tenga las características estructurales y funcionales del hueso nativo sigue siendo un desafío. En este trabajo se propuso el desarrollo de prototipos de soportes bioinspirados en la composición y en la microestructura del hueso. Estos soportes se caracterizaron microestructural, mecánica, biológica y fisicoquímicamente, y su potencial osteoconductivo se probó in vitro mediante la siembra y diferenciación de células madre mesenquimales asiladas de médula ósea de rata (rBM-MSC) y células madre mesenquimales humanas asiladas de gelatina de Wharton (hWJ-MSC), e in vivo mediante un modelo ectópico intramuscular en rata. Los soportes desarrollados (UC: colágeno unidireccional; MC: colágeno multidireccional; UCH: colágeno/hidroxiapatita unidireccional y MCH: colágeno/hidroxiapatita multidireccional) presentaron una microestructura porosa interconectada con una porosidad >90% y poros >300 μm. Mecánicamente los soportes unidireccionales (UC y UCH) fueron más resistentes y elásticos en comparación con los multidireccionales (MC y MCH). In vitro, las MSC proliferan y se diferencian a un linaje osteoblástico en presencia de factores osteogénicos. In vivo, se observó la formación ectópica de hueso orientado axialmente en soportes unidireccionales. Cuantitativamente la cantidad de hueso formado fue mayor en soportes unidireccionales en combinación con los factores BMP-2+VEGF. Los soportes unidireccionales desarrollados en este trabajo podrían representar una nueva alternativa en la BTE para la regeneración de tejido óseo con propiedades microestructurales y funcionales similares a las del hueso cortical nativo.