El equipo científico aplicó este material al cartílago dañado de las rodillas de ovejas y en solo seis meses observó indicios de reparación mejorada, incluido el crecimiento de nuevo cartílago que contenía biopolímeros naturales
Investigadores de las universidades estadounidenses de Northwestern y Wisconsin-Madison han desarrollado un nuevo material bioactivo que regenera con éxito el cartílago en las articulaciones de la rodilla de un modelo animal de gran tamaño, una oveja. Los detalles del estudio se han publicado en la revista PNAS.
Aunque parece una sustancia gomosa, el biomaterial es en realidad una compleja red de componentes moleculares que actúan conjuntamente para imitar el entorno natural del cartílago en el organismo.
Los científicos, en sus experimentos, aplicaron el material al cartílago dañado de las rodillas de los animales y en solo seis meses observaron indicios de reparación mejorada, incluido el crecimiento de nuevo cartílago que contenía biopolímeros naturales (colágeno tipo II y proteoglicanos), que permiten una resistencia mecánica sin dolor en las articulaciones.
Reparación de tejido
"El nuevo material podría utilizarse en el futuro para evitar las operaciones de prótesis completas de rodilla, tratar enfermedades degenerativas como la artrosis y reparar lesiones deportivas como la rotura del ligamento cruzado anterior", señalan los autores.
El cartílago es un componente esencial de las articulaciones y cuando se daña o se rompe con el tiempo puede tener un gran impacto en la salud general y la movilidad de las personas, explica Samuel I. Stupp, de Northwestern.
El problema es que, en humanos adultos, este no tiene una capacidad inherente para curarse. "Nuestra nueva terapia puede inducir la reparación en un tejido que no se regenera de forma natural", afirma.
El nuevo biomaterial consta de dos componentes: un péptido bioactivo que se une al factor de crecimiento transformante beta-1 (TGFb-1), una proteína esencial para el crecimiento y mantenimiento del cartílago, y ácido hialurónico modificado, un polisacárido natural presente en el cartílago y en el líquido sinovial lubricante de las articulaciones.
El equipo integró el péptido bioactivo y partículas de ácido hialurónico modificadas químicamente para impulsar la autoorganización de fibras a nanoescala en haces que imitan la arquitectura natural del cartílago.
El objetivo, crear un andamio atractivo para que las células del propio organismo regeneren el tejido cartilaginoso (mediante señales en las fibras a nanoescala, el material estimula la reparación del cartílago por las células que pueblan el andamio).
Para evaluar la eficacia del material, los investigadores lo probaron en ovejas con defectos cartilaginosos en la articulación de la rodilla, una unión compleja de las extremidades posteriores similar a la rodilla humana y que es increíblemente difícil de regenerar.
Este trabajo se llevó a cabo en el laboratorio de Mark Markel, de la Facultad de Veterinaria de la Universidad de Wisconsin-Madison.
Matriz gomosa
El equipo inyectó el material espeso y pastoso en defectos del cartílago, donde se transformó en una matriz gomosa. No solo crecía nuevo cartílago para rellenar el defecto a medida que se degradaba, sino que el tejido reparado era sistemáticamente de mayor calidad que el de control, aseguran los científicos.
El tratamiento estándar actual es la cirugía de microfracturas y su principal problema es que suele dar lugar a la formación de fibrocartílago –el mismo que hay en las orejas– en lugar de cartílago hialino, el necesario para tener articulaciones funcionales, dice Stupp.
"Al regenerar el cartílago hialino, nuestro método debería ser más resistente al desgaste, solucionando el problema de la escasa movilidad y el dolor articular a largo plazo y evitando también la necesidad de reconstruir las articulaciones con grandes piezas", destaca.
Referencia bibliográfica: Jacob A. Lewis et al. "A bioactive supramolecular and covalent polymer scaffold for cartilage repair in a sheep model". PNAS (2024)
Fotografía de portada: Samuel I. Stupp/ Universidad Northwestern.
