Los investigadores de la Universidad de Duke han diseñado un vendaje que captura y mantiene una molécula pro-curativa en el sitio de una fractura ósea para acelerar y mejorar el proceso de curación natural.
En un estudio de prueba de principio con ratones, el vendaje ayudó a acelerar la formación de callos y la vascularización para lograr una mejor reparación ósea en tres semanas.
La investigación apunta hacia un método general para mejorar la reparación ósea después del daño que podría aplicarse a productos médicos como vendajes biodegradables, recubrimientos de implantes o injertos óseos para defectos críticos.
Los resultados aparecen en línea el 12 de diciembre en la revista Materiales avanzados .
En 2014, Shyni Varghese, profesora de ingeniería biomédica, ingeniería mecánica y ciencia de materiales y ortopedia en Duke, estudiaba cómo los biomateriales populares hechos de fosfato de calcio promueven la reparación y regeneración ósea. Su laboratorio descubrió que la biomolécula adenosina juega un papel particularmente grandepapel en estimular el crecimiento óseo.
Después de más estudios, descubrieron que el cuerpo inunda naturalmente el área alrededor de una nueva lesión ósea con las moléculas de adenosina pro-curativas, pero esos niveles localmente altos se metabolizan rápidamente y no duran mucho. Varghese se preguntó si mantener esos niveles altospor más tiempo ayudaría al proceso de curación.
Pero hubo una trampa.
"La adenosina es omnipresente en todo el cuerpo en niveles bajos y realiza muchas funciones importantes que no tienen nada que ver con la curación ósea", dijo Varghese. "Para evitar efectos secundarios no deseados, tuvimos que encontrar una manera de mantener la adenosina localizada en eltejido dañado y en niveles apropiados "
La solución de Varghese fue dejar que el cuerpo dictara los niveles de adenosina mientras ayudaba al bioquímico a mantenerse un poco más tiempo alrededor de la lesión. Ella y Yuze Zeng, una estudiante graduada en el laboratorio de Varghese, diseñaron un vendaje biomaterial aplicado directamente al hueso roto quecontiene moléculas de boronato que se adhieren a la adenosina. Sin embargo, los enlaces entre las moléculas no duran para siempre, lo que permite una liberación lenta de adenosina desde el vendaje sin acumularse en otras partes del cuerpo.
En el estudio actual, Varghese y sus colegas demostraron por primera vez que los biomateriales porosos incorporados con boronatos eran capaces de capturar el aumento local de adenosina después de una lesión. Luego, los investigadores aplicaron vendajes preparados para capturar la propia adenosina del huésped o vendajes precargados con adenosina parafracturas de tibia en ratones.
Después de más de una semana, los ratones tratados con ambos tipos de vendajes se curaron más rápido que aquellos con vendajes no preparados para capturar adenosina. Después de tres semanas, mientras todos los ratones del estudio mostraron curación, los tratados con cualquier tipo de adenosina-El vendaje con cordones mostró una mejor formación ósea, un mayor volumen óseo y una mejor vascularización.
Los resultados mostraron que los vendajes atrapadores de adenosina no solo promueven la curación, sino que funcionan si están atrapando adenosina nativa o si están cargados artificialmente con ella, lo que tiene implicaciones importantes en el tratamiento de fracturas óseas asociadas con el envejecimiento y la osteoporosis.
"Nuestro trabajo anterior ha demostrado que los pacientes con osteoporosis no producen adenosina cuando se les rompen los huesos", dijo Yuze. "Estos primeros resultados indican que estos vendajes podrían ayudar a administrar la adenosina necesaria para reparar sus lesiones y evitar posibles efectos secundarios"."
Varghese y Yuze ven varios otros caminos hacia adelante también para aplicaciones biomédicas. Por ejemplo, imaginan un vendaje biodegradable que atrapa la adenosina para ayudar a sanar los huesos rotos y luego se descompone en el cuerpo. O para pacientes osteoporóticos, un vendaje permanente que puede serrecargado con adenosina en sitios que sufren lesiones repetidas. También prevén un gel lubricante armado con adenosina que puede ayudar a prevenir lesiones óseas causadas por el desgaste asociado con cirugías reconstructivas de articulaciones u otros implantes médicos.
"Hemos demostrado que este es un enfoque viable y presentamos una patente para futuros dispositivos y tratamientos, pero todavía tenemos un largo camino por recorrer", dijo Varghese. "Las vendas podrían diseñarse para capturar y retener la adenosina".más eficientemente. Y, por supuesto, también tenemos que averiguar si estos resultados se mantienen en humanos o podrían causar algún efecto secundario ".
Este trabajo fue apoyado por el Instituto Nacional de Artritis y Enfermedades Musculoesqueléticas y de la Piel de los Institutos Nacionales de Salud R01 AR063184, R01 AR071552.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Duke . Original escrito por Ken Kingery. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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