El cartílago no se cura ni se regenera después del daño, por lo que el cartílago artificial podría ayudar a muchas personas con articulaciones dañadas por el desgaste, lesión o enfermedad. El cartílago cultivado en laboratorio cultivado con tensión (arriba) muestra propiedades mecánicas y químicas similares al cartílago natural, lo que permite que nuestras articulaciones se muevan sin problemas. La imagen inferior muestra un modelo informático de la distribución de la tensión en el tejido artificial. Crédito:laboratorio de Athanasiou, UC Davis
Ingenieros biomédicos de la Universidad de California, Davis, han creado un tejido cultivado en laboratorio similar al cartílago natural dándole un poco de estiramiento. El tejido crecido bajo tensión pero sin un andamio de soporte, muestra propiedades mecánicas y bioquímicas similares al cartílago natural. Los resultados se publican el 12 de junio en la revista Materiales de la naturaleza .
El cartílago articular proporciona una superficie lisa para que nuestras articulaciones se muevan, pero puede resultar dañado por un trauma, enfermedad o uso excesivo. Una vez dañado, no vuelve a crecer y es difícil de reemplazar. El cartílago artificial que podría implantarse en las articulaciones dañadas tendría un gran potencial para ayudar a las personas a recuperar la movilidad.
El cartílago natural está formado por células llamadas condrocitos que se adhieren y producen una matriz de proteínas y otras moléculas que se solidifica en cartílago. Los bioingenieros han intentado crear cartílago, y otros materiales, en el laboratorio cultivando células en andamios artificiales. Más recientemente, han recurrido a sistemas "sin andamios" que representan mejor las condiciones naturales.
El equipo de UC Davis, dirigido por el profesor Kyriacos Athanasiou, Departamento de Ingeniería Biomédica, cultivaron condrocitos humanos en un sistema sin andamios, permitiendo que las células se autoensamblen y se peguen juntas dentro de un dispositivo especialmente diseñado. Una vez que las células se reunieron, fueron sometidos a tensión, levemente estirados, durante varios días. También mostraron resultados similares utilizando células bovinas.
"Mientras estaban estirados, se volvieron más rígidos, "dijo Jerry Hu, un ingeniero de investigación y coautor del estudio. "Pensamos que el cartílago es fuerte en compresión, pero ponerlo bajo tensión tiene efectos dramáticos ".
El nuevo material tenía una composición y propiedades mecánicas similares al cartílago natural, ellos encontraron. Contiene una mezcla de glucoproteínas y colágeno, con enlaces cruzados entre hebras de colágeno que dan fuerza al material.
Los experimentos con ratones muestran que el material cultivado en laboratorio puede sobrevivir en un entorno fisiológico. El siguiente paso, Hu dijo, es colocar el cartílago cultivado en laboratorio en una articulación de carga, para ver si permanece duradero bajo estrés.
"En este amplio estudio, Demostramos que finalmente podemos diseñar tejido que tenga las características de tracción y compresión del tejido nativo, "Athanasiou dijo." El cartílago artificial que diseñamos es completamente biológico con una estructura similar al cartílago real. Más importante, creemos que hemos resuelto el complejo problema de producir tejidos en el laboratorio que sean lo suficientemente fuertes y rígidos para soportar las cargas extremadamente altas que se encuentran en articulaciones como la rodilla y la cadera ".
