• El Hospital 12 de Octubre y la Universidad Complutense investigan desde hace años biomateriales de vidrio y apatita (minerales de fosfato de calcio) para tratar defectos óseos como pseudoartrosis, osteomielitis o traumatismos con gran pérdida ósea.
• El objetivo es crear equivalentes tisulares capaces de llevar a cabo la función del autoinjerto sin sus limitaciones

Hospital 12 de Octubre / UCM, 8 de mayo de 2024.- Investigadores del Hospital 12 de Octubre y la Universidad Complutense de Madrid llevan años investigando biomateriales para el tratamiento de los defectos óseos. Su último ensayo en conejos adultos con materiales de vidrio mesoporosos, publicado en Acta Biomateralia, una de las revistas más prestigiosas a nivel mundial del sector, les acerca más al objetivo: hacer innecesarios los autoinjertos e injertos de cadáver en la cirugía ortopédica, aún los más idóneos pero con limitaciones y efectos secundarios.

El tratamiento de los defectos óseos sin capacidad de autorreparación es un problema global en el campo de la Cirugía Ortopédica. En este contexto, según la Lorena García Lamas, de Cirugía Ortopédica y Traumatología de Hospital 12 de Octubre y del Instituto de Investigación del hospital y autora principal del artículo, “el autoinjerto óseo sigue siendo la mejor solución para tratar los defectos óseos por su capacidad osteoconductora, osteoinductora y osteogénica, es decir por su capacidad para estimular la formación de hueso nuevo”.

Sin embargo, según explica García Lamas su utilización se encuentra limitada por factores como la morbilidad en la zona donante o la cantidad de autoinjerto que se puede obtener del paciente, así como el aumento de tiempo quirúrgico o la mayor pérdida sanguínea. Después del autoinjerto, los sustitutivos más utilizados son los injertos de cadáveres (aloinjertos), procedentes de bancos de huesos, que son capaces de proveer soporte estructural pero no de promover la formación de nuevo hueso dados los procesos a los que son sometidos, para poder ser utilizados, y que son necesarios para disminuir el riesgo de infección o de transmisión de enfermedades.  Dentro de este marco, surge la necesidad en el campo de la ingeniería de tejidos de crear “equivalentes tisulares” capaces de llevar a cabo la función del autoinjerto sin las limitaciones derivadas de su utilización.

Materiales biocompatibles, bioactivos y reabsorbibles

Para evitar esas consecuencias negativas, desde hace años los investigadores trabajan en la búsqueda de biomateriales compatibles que sustituyan los autoinjertos y aloinjertos. Se trata de rellenos que se introducen dentro o sobre el defecto óseo con el fin de mantener el espacio, facilitando la formación de nuevo hueso gracias a la interacción del material con el tejido óseo.

Es necesario que estos materiales sean biocompatibles para que no sean encapsulados por el organismo por tratarlos como un cuerpo extraño, sino que se produzca la aposición de hueso directamente sobre los mismos.

Los primeros materiales, hace años, eran macizos, pero durante las últimas décadas han experimentado una evolución, especialmente con la posibilidad de la impresión en 3D, diseñándose ahora materiales con una estructura tridimensional porosa. Esto permite que los vasos sanguíneos crezcan y que las células osteoformadoras colonicen el material permitiendo la formación del hueso.

Existen dos grandes familias de biomateriales, las biocerámicas y los vidrios mesoporosos. En los estudios realizados in vivo por la doctora Lorena García e in vitro, por el equipo  del doctor Antonio Salinas, de la Facultad de Farmacia de la Universidad Complutense de Madrid y del Instituto de Investigación del Hospital 12 de Octubre e investigador principal del proyecto, ambos materiales han demostrado ser biocompatibles, bioactivos y reabsorbibles en distinta medida, es decir capaces de desaparecer una vez han cumplido su papel de soporte, además de integrarse con el tejido receptor.

Actualmente se utilizan principalmente biocerámicas basadas en fosfato de calcio por su composición similar a la del hueso. Pero, hay otro tipo de materiales los vidrios bioactivos que al implantarse se disuelven parcialmente y se recubren con un tipo de nanocristales idénticos a los que forman los huesos y que tienen importantes propiedades en biocompatibilidad, osteoinducción, osteconducción y biodegradabilidad.

Vidrios mesoporosos

Esos vidrios bioactivos se fueron perfeccionando hasta los actuales vidrios mesoporosos, objeto del último ensayo in vivo de la doctora García y el doctor Salinas. Este último explica que se trata de los materiales sintéticos con mayor bioactividad, es decir los que menos tiempo tardan en empezar a formar hueso y, además, presentan poros macroscópicos y nanoporos, unos y otros con el mismo tamaño y muy ordenados lo que los hace óptimos para cargarlos con biomoléculas y fármacos con actividad biológica como el estroncio o la osteostatina, elementos que favorecen la formación de hueso y la cicatrización.

Por tanto, explica Salinas, respecto a los materiales sintéticos que se utilizan en este momento, “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 record”.

Estos biomateriales aún son inferiores al autoinjerto óseo, aunque ambos investigadores están de acuerdo en que están cerca de obtener tasas de formación de hueso nuevo que permita su utilización en pacientes.

Referencia bibliográfica: García-Lamas L, Lozano D, Jiménez-Díaz V, Bravo-Giménez B, Sánchez-Salcedo S, Jiménez-Holguín J, Abella M, Desco M, Vallet-Regi M, Cecilia-López D, Salinas AJ. "Enriched mesoporous bioactive glass scaffolds as bone substitutes in critical diaphyseal bone defects in rabbits". Acta Biomater. 2024 Apr 5:S1742-7061(24)00178-8. doi: 10.1016/j.actbio.2024.04.005. Epub ahead of print. PMID: 38583750.

Con la colaboración de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología - Ministerio de
Ciencia, Innovación y Universidades