Los bioingenieros y dentistas de la Facultad de Odontología de la UCLA han desarrollado un nuevo hidrogel que es más poroso y eficaz para promover la reparación y regeneración de tejidos en comparación con los hidrogeles que están disponibles actualmente. Una vez inyectado en un modelo de ratón, Se ha demostrado que el nuevo hidrogel induce la migración de células madre naturales para promover mejor la curación ósea. Las aplicaciones experimentales actuales que utilizan hidrogeles y células madre introducidas en el cuerpo o agentes biológicos costosos pueden tener efectos secundarios negativos.

Los resultados, publicado en línea en la revista Comunicaciones de la naturaleza , sugieren que en un futuro próximo la próxima generación de sistemas de hidrogel podría mejorar en gran medida las terapias actuales basadas en biomateriales para reparar defectos óseos.

Los hidrogeles son biomateriales que están formados por una red tridimensional de cadenas de polímeros. Debido a la capacidad de la red para absorber agua y sus similitudes estructurales con los tejidos vivos, se puede utilizar para llevar células a áreas defectuosas para regenerar el tejido perdido. Sin embargo, el pequeño tamaño de los poros de los hidrogeles limita la supervivencia de las células trasplantadas, su expansión y formación de nuevos tejidos, haciendo esto menos que ideal para regenerar tejido.

Un material que se ha popularizado en el campo de los biomateriales es el mineral natural, arcilla. La arcilla se ha convertido en un aditivo ideal para productos médicos sin efectos negativos reportados. Se ha demostrado que es biocompatible y está fácilmente disponible.

La arcilla está estructurada en capas, con la superficie que tiene una carga negativa. La estructura y la carga en capas únicas eran importantes para los investigadores, ya que sus hidrogeles tenían una carga positiva u opuesta. Cuando se insertó el hidrogel en las capas de arcilla, a través de un proceso llamado química de intercalación, el resultado final fue un hidrogel mejorado con arcilla con una estructura mucho más porosa que podría facilitar mejor la formación de hueso.

Una vez que tuvieron su hidrogel mejorado con arcilla, los investigadores utilizaron un proceso llamado fotoinducción, o la introducción de la luz, para convertir su nuevo biomaterial en un gel, lo que facilitaría la inyección en su modelo de ratón.

El modelo de ratón tenía un defecto de cráneo que no cicatrizaba, que los investigadores inyectaron con su hidrogel mejorado con arcilla. Después de seis semanas, encontraron que el modelo mostró una curación ósea significativa a través de su propia migración y crecimiento de células madre que ocurren naturalmente.

"Esta investigación nos ayudará a desarrollar la próxima generación de sistemas de hidrogel con alta porosidad y podría mejorar en gran medida los materiales actuales de injerto óseo". "dijo el autor principal Min Lee, profesor de ciencia de biomateriales en la Facultad de Odontología de UCLA y miembro del Jonsson Comprehensive Cancer Center. "Nuestro sistema de hidrogel nanocompuesto será útil para muchas aplicaciones, incluida la administración terapéutica, portadores de células e ingeniería de tejidos ".

Las combinaciones inyectables de células vivas y moléculas bioactivas que usan hidrogeles serían una aplicación médica preferida para tratar áreas dañadas o no saludables del cuerpo en lugar de una cirugía más invasiva.

Se prevé realizar investigaciones futuras para conocer cómo las propiedades físicas de los hidrogeles nanocompuestos afectan la migración de las células y su función. así como la formación de vasos sanguíneos.

Otros autores del estudio son el coautor Zhong-Kai Cui, profesor asistente de biología celular en la Universidad Médica del Sur de China; y el Dr. Benjamin Wu, Dra. Tara Aghaloo, Jessalyn Baljon y Soyon Kim, todo UCLA.

El estudio fue financiado por el Instituto Nacional de Investigación Dental y Craneofacial, el Instituto Nacional de Artritis y Enfermedades Musculoesqueléticas y de la Piel, el Departamento de Defensa de EE. UU. y MTF Biologics. Los autores no tienen intereses en conflicto.