Los investigadores en nanotecnología de la Universidad de Murdoch han diseñado con éxito materiales sintéticos que fomentaron la formación de huesos en ovejas.

El avance significa que el uso exitoso de materiales sintéticos en injertos óseos para pacientes humanos está un paso más cerca. El material también podría tener posibles aplicaciones futuras en la reparación de fracturas y la cirugía reconstructiva.

Actualmente el propio hueso del paciente, El hueso donado o los materiales artificiales se utilizan para los injertos óseos, pero las limitaciones de todas estas opciones han llevado a los investigadores a investigar cómo se pueden mejorar los materiales sintéticos.

El Dr. Eddy Poinern y su equipo del Grupo de Investigación en Nanotecnología Aplicada de Murdoch trabajaron con formas en polvo de hidroxiapatita biocerámica (HAP) para formar gránulos con una estructura similar a una esponja que luego fueron implantados con éxito detrás de los hombros de cuatro ovejas por colaboradores de la Escuela. de Veterinaria y Ciencias de la Vida en la Universidad de Murdoch.

El HAP ya se está utilizando en una serie de aplicaciones biomédicas, como el aumento óseo en odontología, debido a su similitud con el componente mineral inorgánico del hueso humano. Pero los tratamientos de HAP para que pueda usarse con éxito en un injerto óseo aún no se han desarrollado debido a las complejidades involucradas con la compatibilidad y las limitaciones de carga de HAP.

El Dr. Poinern y su equipo prepararon gránulos con densidad y porosidad variables utilizando una variedad de métodos químicos, incluida la sinterización, ultrasonidos y microondas. Se implantaron cuatro gránulos en los músculos de cada una de las ovejas, posteriormente demostrando una buena biocompatibilidad, incluida la colonización de células mixtas después de cuatro semanas e incluso la formación de hueso nuevo 12 semanas después de la cirugía.

"El uso de materiales sintéticos de esta manera es difícil y complicado porque necesitan ser diseñados para ser porosos y para replicar los diversos elementos físicos, propiedades químicas y mecánicas que se encuentran en el tejido óseo natural, "explicó el Dr. Poinern.

"También deben ser no tóxicos y tener una tasa de degradación que permitirá que las células del huésped recolonicen el área de manera constante y permitan la formación de vasos sanguíneos necesarios para la entrega de nutrientes a los tejidos óseos en formación".

"Ya sabíamos que el HAP sintético era un buen material para estudiar para su posible uso en la medicina relacionada con los huesos, pero necesitábamos averiguar si los gránulos que habíamos diseñado eran biocompatibles.

"Nuestros resultados fueron muy positivos:nuestros gránulos actuaron como un andamio para el crecimiento de material óseo, posible gracias a sus propiedades porosas que permiten la infiltración de las células.

"Los gránulos también fueron muy rentables de fabricar".

Aunque el estudio fue a pequeña escala y originalmente tenía la intención de probar la biocompatibilidad de los gránulos de HAP, el crecimiento óseo superó las expectativas del equipo interdisciplinario.

Profesor Asociado Martin Cake, que implantó quirúrgicamente los gránulos en las ovejas, describió los resultados como "asombrosos" y dijo que eran un buen augurio para el uso de HAP de ingeniería en implantes óseos.

"Este material comienza como un polvo que teóricamente se puede moldear a cualquier forma, o quizás algún día incluso impreso en 3D, luego sinterizado para endurecerlo, " él dijo.

Profesor asociado Phil Nicholls, quien realizó la patología en el estudio agregó:"Es temprano, pero esperamos que este trabajo ayude a desarrollar más colaboraciones entre nuestras propias escuelas, y con otras instituciones.

"Es un ejemplo de por qué creemos que el campus de salud emergente que rodea al nuevo Hospital Fiona Stanley será un verdadero catalizador para la investigación traslacional. Hay pocos otros lugares donde esta combinación de capacidades se encuentra en un solo recinto".

El Dr. Poinern dijo que esperaba mejorar y hacer coincidir las propiedades físicas y mecánicas de los gránulos con las del tejido óseo natural en un nuevo estudio.

"Una vez que se hayan logrado estas propiedades, Se llevarán a cabo más estudios de implantación para establecer la viabilidad de utilizar este andamio para injertos óseos. " él dijo.

El artículo del Dr. Poinern et al sobre la investigación se publicó en Nature's Informes científicos diario.

El estudio de implantación se llevó a cabo en ovejas merinas no gestantes con la aprobación del Comité de Ética Animal de la Universidad de Murdoch y todos los experimentos se realizaron de acuerdo con el Código de Práctica del Consejo Nacional de Salud e Investigación Médica de Australia (NHMRC) para el cuidado y uso de animales para fines científicos.

De acuerdo con los principios éticos del Código, las ovejas se utilizaron simultáneamente en un ensayo no relacionado que incluía la cirugía de las articulaciones de la rodilla.

Después de retirar los gránulos, las ovejas fueron sacrificadas humanamente.