Investigadores de la Universidad Northwestern han desarrollado una sustancia bioactiva innovadora capaz de regenerar cartílago de alta calidad en las articulaciones de las rodillas, demostrada en un modelo animal de gran tamaño.
Durante su última investigación, el equipo aplicó este material al cartílago de rodilla dañado de los animales. Sorprendentemente, en un período de seis meses, observaron mejoras significativas en la reparación. Esto incluyó el desarrollo de nuevo cartílago rico en biopolímeros naturales como el colágeno II y los proteoglicanos, esenciales para proporcionar fuerza mecánica sin dolor en las articulaciones.
«Nuestro nuevo tratamiento puede inducir la reparación en un tejido que no se regenera naturalmente. Creemos que nuestra terapia podría ayudar a abordar una necesidad clínica seria y no satisfecha», dijo Samuel I. Stupp, autor principal del estudio de Northwestern.
Aunque tiene la apariencia de una sustancia gomosa, este material es en realidad una red intrincada de componentes moleculares que juntos simulan el entorno natural del cartílago en el cuerpo.
«El cartílago es un componente crítico en nuestras articulaciones. Cuando el cartílago se daña o se degrada con el tiempo, puede tener un gran impacto en la salud y movilidad general de las personas. El problema es que, en humanos adultos, el cartílago no tiene una capacidad inherente para curarse», dijo Stupp.
Esta investigación se basa en trabajos previos del laboratorio de Stupp, que involucraron el uso de «moléculas danzantes» para estimular las células del cartílago humano a aumentar la producción de proteínas de la matriz tisular.
En contraste, el estudio actual se centra en un biomaterial híbrido, también desarrollado en el laboratorio de Stupp. Este nuevo biomaterial consta de dos elementos clave: un péptido bioactivo que se une al factor de crecimiento transformante beta-1 (TGFb-1), una proteína crucial para el crecimiento y mantenimiento del cartílago, y ácido hialurónico modificado, un polisacárido natural que se encuentra tanto en el cartílago como en el líquido sinovial lubricante de las articulaciones.
El equipo de Stupp combinó un péptido bioactivo con partículas de ácido hialurónico químicamente modificadas para crear haces de fibras a nanoescala que imitan la estructura del cartílago. Este andamio fue diseñado para atraer las células del cuerpo para regenerar el tejido. Las señales bioactivas del material alientan a las células a reparar el cartílago poblando el andamio.
«Muchas personas están familiarizadas con el ácido hialurónico porque es un ingrediente popular en productos para el cuidado de la piel», dijo Stupp. «También se encuentra naturalmente en muchos tejidos del cuerpo humano, incluidas las articulaciones y el cerebro. Lo elegimos porque se asemeja a los polímeros naturales encontrados en el cartílago.»
Para probar su efectividad, los investigadores aplicaron el material a defectos de cartílago en las articulaciones de la rodilla de ovejas, que son similares a las rodillas humanas en estructura y carga mecánica. Esta prueba se llevó a cabo en el laboratorio de Mark Markel en la Facultad de Medicina Veterinaria de la Universidad de Wisconsin–Madison.
Inyectando el material espeso y pastoso en los defectos, formó una matriz gomosa, promoviendo el crecimiento de nuevo cartílago de alta calidad a medida que el andamio se degradaba gradualmente. El nuevo crecimiento mostró consistentemente mejor calidad que el control.
Stupp prevé que el nuevo material se use en cirugías de articulación abierta o artroscópica en el futuro. Actualmente, el procedimiento estándar es la cirugía de microfractura, que implica crear pequeñas fracturas en el hueso para estimular el crecimiento de nuevo cartílago.
Con un mayor desarrollo, los investigadores creen que este nuevo material podría prevenir potencialmente la necesidad de reemplazos completos de rodilla, tratar enfermedades degenerativas como la osteoartritis y reparar lesiones relacionadas con el deporte como las roturas del ligamento cruzado anterior (LCA).
«El principal problema con el enfoque de microfractura es que a menudo resulta en la formación de fibrocartílago, el mismo cartílago que tenemos en nuestras orejas, en lugar de cartílago hialino, que es el que necesitamos para tener articulaciones funcionales», dijo Stupp. «Regenerando el cartílago hialino, nuestro enfoque debería ser más resistente al desgaste, solucionando el problema de la mala movilidad y el dolor articular a largo plazo, al mismo tiempo que evita la necesidad de reconstrucción articular con grandes piezas de hardware.»
