Un novedoso hidrogel ayuda a regenerar el cartílago de la rodilla
Un equipo internacional de científicos, liderado por científicos del Instituto de Investigación Biosanitaria de Granada (ibs.GRANADA), ha diseñado un hidrogel, gracias a la novedosa y pionera tecnología de microarrays de polímeros, que ayuda a regenerar con éxito el cartílago.
Los investigadores evaluaron la capacidad de adhesión y viabilidad de condrocitos (células de cartílago) sanos extraídos de pacientes con artrosis de rodilla (osteoartritis) sobre 380 polímeros diferentes de poliacrilato y poliuretano. De estos 380 polímeros, seleccionaron los 10 que presentaron mejores propiedades para facilitar la adhesión y viabilidad de este tipo celular en concreto, y realizaron estudios para evaluar la capacidad de estos 10 polímeros para mantener el potencial de los condrocitos para producir matriz de cartílago en cultivos a largo plazo.
El polímero de poli (metilmetacrilato-co-metacrilato) fue el que mostró mejores características biológicas y químicas, por lo que se usó para sintetizar hidrogeles para ser utilizados como matrices 3D. El análisis y caracterización de la morfología ultra-estructural, la microestructura, y las pruebas mecánicas de este nuevo hidrogel mostraron que poseía las características adecuadas para generar un soporte que mimetice el ambiente que necesitan los condrocitos en el cartílago.
Además, la caracterización biológica de este material demostró que es capaz de generar el nicho apropiado para el crecimiento en número de los condrocitos manteniendo sus características intactas en el cultivo a largo plazo en el laboratorio. Esto fue demostrado por la alta expresión de genes característicos de condrogénesis como el colágeno tipo 2, Sox9 y el agrecano. Además estos condrocitos proliferaron colonizando todo el hidrogel y produjeron una matriz extracelular rica en proteoglicanos, similar a la matriz que producen en el cartílago nativo.
Estudios posteriores en ratones han certificado el gran potencial de este poliacrilato. La implantación del hidrogel en ratones inmunocompetentes demostró que el material es totalmente biocompatible, y no genera ningún rechazo por el organismo. Además, las células del ratón colonizaron el hidrogel y secretaron matriz extracelular. Por otra parte, la implantación del hidrogel que previamente había estado en cultivo con condrocitos de los pacientes durante 21 días, puso de manifiesto que, tras ser recuperado de los ratones, los condrocitos mantenían su viabilidad, proliferaban, expresaban los genes de condrogénesis y producían la matriz típica de cartílago anteriormente mencionada.
«Es por todo ello que el hidrogel de poli (metilmetacrilato-co-metacrilato) presenta unas características estructurales, y propiedades mecánicas y biológicas que permiten generar un tejido sustitutivo similar al cartílago sano. Por lo tanto, proponemos este nuevo material como un excelente candidato para la regeneración de cartílago, y superar así las limitaciones de los enfoques actuales basados en andamios para el tratamiento de la osteoartritis», explica el primer autor de este trabajo, el responsable del grupo de investigación TEC16 “Terapias Avanzadas: diferenciación, regeneración y cáncer” del ibs.GRANADA y catedrático de Anatomía y Embriología Humana de la UGR, Juan Antonio Marchal Corrales.
Este estudio ha sido realizado por un equipo multidisciplinar de científicos compuesto por investigadores de distintas instituciones nacionales e internacionales, como la Universidad de Edimburgo, el grupo de investigación 3B´s Research Group de la Universidad de Minho, la Universidad de Jaén y el Hospital Universitario Virgen de la Victoria de Málaga, todos ellos liderados por investigadores del grupo «Terapias avanzadas: diferenciación, regeneración y cáncer» de la Universidad de Granada, pertenecientes al Instituto de Investigación Biosanitaria de Granada (ibs.GRANADA) y a la Unidad de Excelencia «ModelingNature: from nano to macro» de la UGR.
