Una nova estructura 3D amb base de titani millora dels implants ossis

 

Un equip d'investigació de la Universitat de Màlaga (UMA), el Centre Andalús de Nanomedicina i Biotecnologia-Bionand, l'Institut Tecnològic de Canàries, l'empresa Osteobionix i el Centre d'Investigació Biomèdica en Xarxa ha desenvolupat una estructura 3D de mida nanoscòpica per recobrir les pròtesis de titani i incorporar substàncies que faciliten l'acoblament amb l'os.

Aquest mecanisme millora la connexió, evita el rebuig i el desgast de la massa òssia i de el propi implant, segons han informat des de la Fundació Descobreix a través d'un comunicat.

El resultat de la feina és un implant de titani recobert d'una nano-estructura tridimensional amb forma d'arbre, anomenada dendrímer, que actua de pont entre el titani i l'os i que, a més, porta unes substàncies que faciliten la formació de nou teixit entre ells.

D'aquesta manera, el component sa s'uneix a la pròtesi fent que es produeixi la fixació d'una manera natural, més estable i amb més durada que les actuals, han explicat.

El mètode que proposen els investigadors en l'article 'Dendritic Scaffold onto Titanium Implants. A Versatile Strategy Increasing Biocompatibility 'publicat a la revista Polymers confereix unes característiques específiques als implants, ja que tenen una estructura més homogènia i amb més integritat, el que provoca un menor desgast.

També compta amb la possibilitat de controlar la seva composició per a l'administració de fàrmacs específics amb la finalitat d'evitar rebutjos i infeccions.

Concretament, els experts van incloure fragments d'unes proteïnes que el cos produeix de manera natural, conegudes com fibronectina, que afavoreixen la unió de les cèl·lules de l'os a l'implant. Aquestes molècules provoquen que les cèl·lules creixin i proliferin produint-se una major acceptació de l'element extern.

"Les integrines de les cèl·lules funcionen com garfis perfectes que s'acoblen als fragments de fibronectina col·locats en l'estructura del dendrímer, aconseguint una integració robusta entre l'implant i l'organisme", ha afirmat a la Fundació Descobreix la investigadora de la Universitat de Màlaga Leonor Sants, autora de l'article.

Així, cada branca de la bastida es fixa a l'os mitjançant aquests ganxos ancorant l'implant i afavorint que les connexions tinguin lloc de manera natural integrant el metall amb el teixit viu. "Aquestes propietats úniques fan que els sistemes dendrimèrics siguin idonis per a una gran varietat d'aplicacions en la medicina regenerativa", ha afegit la investigadora.

A més de les fibronectines, han indicat que podrien incorporar altres substàncies, com antiinflamatoris, que afavoreixin la recuperació dels teixits després de la instal·lació de la pròtesi, o antibiòtics, amb els que s'evitin problemes freqüents en els implants actuals, com infeccions provocades per bacteris.

IMPLANTS QUE FAN OS

Els problemes que poden derivar-se en les substitucions per material metàl·lic solen venir provocats per la sobrecàrrega a la qual se sotmeten i que poden produir pèrdua de l'os sa, desgast de l'propi implant o que s'estableixi una mala relació entre ells i resulti en rebuig oa infeccions.

Els experts ja treballen per determinar la seva idoneïtat en pacients tal com han demostrat en laboratori. A més, ho plantegen com una opció viable i aplicable en implants dentals, pròtesis de mandíbula completa, de maluc o de genoll. "Aquestes últimes tenen una vida útil en l'actualitat d'uns 10 anys. Amb aquesta nova estructura la durada seria més gran", ha conclòs l'experta.

Així, el treball va modificar les superfícies dels dendrímers amb el fragment de la fibronectina conegut com 'domini RGD', que consta de només tres aminoàcids (arginina-glicina i aspartat) i que serveixen com a ancoratge per als receptors de la membrana cel·lular anomenats integrines . Aquests receptors transmeten a les cèl·lules nombrosos senyals crítiques sobre l'entorn que les envolta i determinen si la cèl·lula pot adherir-se o no a un material concret.

A el no ser materials biològics, els metalls, polímers i productes sintètics que estan fetes les pròtesis no tenen el domini RGD, i són difícilment recognoscibles per les cèl·lules. A l'recobrir el metall amb un dendrímer que porta el domini RGD, la cèl·lula troba en el metall un punt d'ancoratge i s'uneix a ell d'una manera natural.

Així, aquesta composició va promoure i va millorar l'adhesió cel·lular a les superfícies de titani ampliant la seva biocompatibilitat, és a dir, la seva capacitat de ser acceptat per l'organisme. D'aquesta manera, han indicat que el dendrímer queda fixat a l'os que ho entén com a propi, no una cosa externa, i s'aconsegueix que tant l'implant com el lloc on s'inclou parlin el mateix 'idioma biològic' i no es produeixi un rebuig.

L'estudi s'ha finançat a través dels projectes 'Nous dendrímers i marcadors fluorescents per a aplicacions biomèdiques' i 'Implants personalitzats de titani porós bioingenierizados per a cirurgia reconstructiva maxil·lofacial. Proves de concepte i assaig preclínic 'del Ministeri de Ciència i Innovació i els projectes' Desenvolupament de Nous Nanobiosensors per al Diagnòstic de Reaccions Adverses a Medicaments' i 'Reparació i Regeneració de Defectes ossis segmentaris mandibulars. Model Preclínic Basat en Enginyeria de Teixits' de la Conselleria de Salut i Famílies de la Junta d'Andalusia.