Los investigadores han desarrollado una técnica única que utiliza células madre y placas implantables flexibles que ayudan a acelerar la curación de grandes roturas o defectos.
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Investigadores de la Universidad de Illinois en Chicago y la Universidad de Pensilvania han desarrollado una técnica única que utiliza células madre y placas implantables flexibles que ayudan a acelerar la curación de grandes roturas o defectos.
La técnica permite que las células madre aplicadas a los sitios de ruptura experimenten algo de estrés mecánico, como lo hacen en el desarrollo de embriones. Estas fuerzas pueden ayudar a estimular a las células madre a diferenciarse en cartílago y hueso, así como a estimular la regeneración de otras células en el hueso.
Sus hallazgos son reportados en la revista Science Translational Medicine.
Las células madre necesitan señales ambientales para diferenciarse en células que forman tejidos únicos. Las células madre que dan origen al hueso y el cartílago están sujetas a fuerzas mecánicas durante el desarrollo y la cicatrización, explicó Eben Alsberg, profesor de bioingeniería y ortopedia de Richard y Loan Hill en la Universidad de Illinois en Chicago y uno de los principales autores del artículo.
Cuando el hueso se cura, las células madre de la médula que se encuentran cerca del sitio de ruptura se convierten primero en células de cartílago y luego en células óseas, y en última instancia, unen la fractura. Cuando hay grandes brechas entre los huesos rotos o deformados, la aplicación de células madre adicionales para romper los sitios puede ayudar a que los huesos se curen más rápido, ya sea participando activamente en el proceso de regeneración o estimulando la formación de hueso por parte de las células vecinas.
Pero para usar las células madre para la regeneración ósea, se deben enviar al sitio del defecto y diferenciar adecuadamente para estimular la reparación.
Alsberg y sus colegas desarrollaron una preparación única de las células que puede manipularse y manipularse fácilmente para la implantación y que respalda los eventos de diferenciación celular que ocurren en el desarrollo del hueso embrionario.
En la preparación de Alsberg, las células madre se cultivan de manera que se conecten entre sí para formar hojas o tapones. La preparación también contiene micropartículas de gelatina cargadas con factores de crecimiento que ayudan a las células madre a diferenciarse. Estas hojas o tapones pueden manipularse e implantarse y reducen la tendencia a que las células se desvíen. Alsberg llama a estos materiales «condensados».
En estudios anteriores, Alsberg y sus colegas utilizaron condensados en un modelo de roedor para ayudar a curar defectos óseos en el cráneo. Vieron que los condensados permanecieron en su lugar y pudieron mejorar la velocidad y el alcance de la regeneración ósea.
Más recientemente, Alsberg se asoció con Joel Boerckel, profesor asistente de cirugía ortopédica y bioingeniería en Penn Medicine y autor principal del artículo, para llevar la idea un paso más allá.
Boerckel ha desarrollado un «fijador» único y flexible. Los fijadores, como saben los cirujanos ortopédicos, suelen ser placas o barras metálicas rígidas que se utilizan para estabilizar los huesos en los sitios de rotura. Estos tipos de fijadores minimizan la cantidad de rupturas de tensión mecánica que experimentan las personas a medida que se curan.
El fijador flexible de Boerckel permitiría que las células en los condensados de Alsberg experimenten las fuerzas compresivas que son críticas para estimular la formación de cartílago y hueso.
Los investigadores utilizaron un modelo de rata para determinar cómo las fuerzas mecánicas presentes en los defectos óseos afectan la capacidad de los condensados para contribuir a la regeneración ósea. Cuando los investigadores utilizaron láminas de condensado junto con un fijador flexible en ratas con un defecto en el fémur, vieron que había una curación mejorada y que los huesos tenían mejor función mecánica en comparación con las ratas de control que recibían condensados y fijadores tradicionales rígidos.
«Los dispositivos y las técnicas que desarrollamos a partir de esta investigación también podrían influir en la forma en que implementamos la terapia física después de una lesión», dijo Boerckel. «Nuestros hallazgos respaldan el paradigma emergente de ‘rehabilitación regenerativa’, un concepto que combina los principios de la terapia física y la medicina regenerativa. Nuestros objetivos son entender cómo los estímulos mecánicos influyen en el comportamiento celular para impactar mejor los resultados del paciente sin medicamentos o dispositivos adicionales».
Fuente: Science Daily
