La regeneración ósea es un proceso complejo y los métodos existentes para ayudar a la regeneración, incluidos los trasplantes y las transmisiones de factores de crecimiento, enfrentan limitaciones como el alto costo. Pero recientemente se ha desarrollado un material piezoeléctrico que puede promover el crecimiento del tejido óseo.
Un equipo de investigación de KAIST dirigido por el profesor Seungbum Hong del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales (DMSE) ha desarrollado un andamio biomimético que genera señales eléctricas tras la aplicación de presión utilizando la capacidad osteogénica única de la hidroxiapatita (HAp). HAp es un material de fosfato de calcio básico que se encuentra en huesos y dientes. Esta sustancia mineral biocompatible también es conocida por prevenir las caries y se utiliza a menudo en la pasta de dientes.
Esta investigación se realizó en colaboración con un equipo dirigido por el profesor Jangho Kim del Departamento de Ingeniería de Biosistemas de Convergencia de la Universidad Nacional de Chonnam. Los resultados se publican en la revista ACS Applied Materials &Interfaces. .
Estudios anteriores sobre andamios piezoeléctricos confirmaron los efectos de la piezoelectricidad para promover la regeneración ósea y mejorar la fusión ósea en diversos materiales a base de polímeros, pero fueron limitados a la hora de simular el complejo entorno celular necesario para una regeneración óptima del tejido óseo. Sin embargo, esta investigación sugiere un nuevo método para utilizar las capacidades osteogénicas únicas de HAp para desarrollar un material que imite el entorno del tejido óseo en un cuerpo vivo.
El equipo de investigación desarrolló un proceso de fabricación que fusiona HAp con una película de polímero. El andamio flexible e independiente desarrollado mediante este proceso demostró su notable potencial para promover la regeneración ósea a través de experimentos in vitro e in vivo en ratas.
El equipo también identificó los principios de regeneración ósea en los que se basa su estructura. Utilizando microscopía de fuerza atómica (AFM), analizaron las propiedades eléctricas del andamio y evaluaron las propiedades detalladas de la superficie relacionadas con la forma celular y la formación de proteínas esqueléticas celulares. También investigaron los efectos de la piezoelectricidad y las propiedades de la superficie en la expresión de factores de crecimiento.
El profesor Hong del DMSE de KAIST dijo:"Hemos desarrollado un material compuesto piezoeléctrico basado en HAp que puede actuar como un 'vendaje óseo' gracias a su capacidad para acelerar la regeneración ósea". Y añadió:"Esta investigación no sólo sugiere una nueva dirección para el diseño de biomateriales, sino que también es importante porque ha explorado los efectos de la piezoelectricidad y las propiedades de la superficie en la regeneración ósea".
Más información: Soyun Joo et al, Andamios de ingeniería piezoeléctrica y topográfica para acelerar la regeneración ósea, Interfaces y materiales aplicados ACS (2024). DOI:10.1021/acsami.3c12575
Información de la revista: Interfaces y materiales aplicados de ACS
Proporcionado por el Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST)
