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SALUD. Desarrollan un cartílago bio-regenerativo de la rodilla mediante impresión 3D

 

alex-mit. iStock

Nuestras rodillas experimentan lesiones o simplemente se deterioran con la edad. Los dolores y molestias que provienen de tales dolencias pueden ser insoportables y convertir una acción simple, como caminar, en una muy dolorosa. No es de extrañar que los científicos hayan estado trabajando en la creación de bioenlaces híbridos en 3D que puedan imprimir estructuras en 3D para reemplazar el cartílago de la rodilla dañado. 

El tejido podría ayudar fácilmente a quienes padecen artritis u otras lesiones de rodilla.

Investigadores del  Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa (WFIRM) han estado trabajando en un estudio de prueba de concepto, que analiza un nuevo método para la bioimpresión 3D. Esta impresión 3D crea cartílago y estructuras de soporte que pueden usarse como reemplazo del menisco dañado, el cartílago de goma de la rodilla. El estudio fue publicado en Chemistry of Materials .

En este estudio, los científicos han podido reproducir una construcción híbrida altamente elástica para una regeneración fibrocartilaginosa avanzada

Nuestro menisco corre el riesgo de dañarse por lesiones deportivas o simplemente por el desgaste relacionado con la edad. Este cartílago actúa como un cojín entre los huesos de la parte superior e inferior de la pierna para evitar que se rocen entre sí, por lo que cuando desaparece o se desgasta, estos huesos se "muelen" juntos de una manera bastante desagradable. En la actualidad el tratamiento es limitado y, si el daño es tan grave, el cartílago se elimina por completo, por lo que es fundamental encontrar una buena alternativa.

El  equipo de WFIRM utilizó varios enlaces biológicos diferentes juntos para imprimir en 3D el tejido de fibrocartílago completo capa por capa. La primera capa estimula la repoblación de las células del cuerpo y la segunda mantiene la estructura fuerte y flexible. 

Los resultados demuestran que esta construcción bioimpresa ofrece una alternativa versátil y prometedora para la producción de este tipo de tejido

La estructura se ha probado en ratones y,  10 semanas después de la cirugía, estos ratones comenzaron a regenerar su propio fibrocartílago. El equipo investigador debe realizar más pruebas y estudios para monitorear las respuestas del cuerpo al implante y ver si un cuerpo humano mostraría los mismos resultados que los encontrados en ratones. 

Anthony Atala , director de WFIRM, explicó: "Este estudio de prueba de concepto ayuda a orientar nuestro trabajo en la dirección correcta para que algún día podamos diseñar este tejido crucial que es tan importante para los pacientes".

Presentación esquemática del diseño del estudio y construcción del andamio. (A) Ilustración esquemática del diseño del estudio con construcciones cargadas de MSC estructuradas en gradiente y liberadoras de doble factor bioimpresas en 3D para la regeneración del cartílago articular en conejos. Diagrama esquemático de construcción del andamio de cartílago anisotrópico y diseño del estudio. (B) Se utilizó un modelo de diseño asistido por computadora (CAD) para diseñar la estructura de andamio PCL de gradiente de cuatro capas para ofrecer BMS para la diferenciación condrogénica anisotrópica y el suministro de nutrientes en capas profundas (izquierda). El andamio de cartílago anisotrópico gradiente se construyó mediante una estructura de andamio polimérico gradiente de bioimpresión 3D de un solo paso e hidrogeles compuestos de liberación de proteínas duales con bioenlaces que encapsulan BMSC con BMP4 o TGFβ3 μS como BCS para condrogénesis (centro). La construcción de cartílago anisotrópico proporciona soporte estructural y liberación sostenida de BMSC y proteínas diferenciativas para la regeneración biomimética del cartílago articular anisotrópico cuando se trasplanta en el modelo animal (derecha). Los diferentes componentes del diagrama se muestran en la parte inferior. HA, ácido hialurónico. Fuente: Science Advances, doi: 10.1126 / sciadv.aay1422

Para saber más: 

Ye Sun et al. 3D bioprinting dual-factor releasing and gradient-structured constructs ready to implant for anisotropic cartilage regeneration, Science Advances (2020). DOI: 10.1126/sciadv.aay1422

Chang H Lee et al. Regeneration of the articular surface of the rabbit synovial joint by cell homing: a proof of concept study, The Lancet (2010). DOI: 10.1016/S0140-6736(10)60668-X

April M Craft et al. Generation of articular chondrocytes from human pluripotent stem cells, Nature Biotechnology (2015). DOI: 10.1038/nbt.3210

Benjamin R. Freedman et al. Biomaterials to Mimic and Heal Connective Tissues, Advanced Materials (2019). DOI: 10.1002/adma.201806695



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