Revista nº 806

Martín-Piedra y Martín-Piedra Matrices para ingeniería tisular ósea Actualidad Médica · Número 806 · Enero/Abril 2019 Páginas 36 a 45 · 39 · 2.1. Características principales de las matrices usadas en ITO Las propiedades que pueden ser moduladas, mejoradas o cam- biadas para hacer una MCTO adecuada se pueden agrupar en cuatro bloques. (Figura 2) 2.1.a) Requisitos biológicos. Las matrices empleadas deben carecer de toxicidad para las células y su material genético, permitir la integración adecuada con el tejido huésped (biocompatibilidad) sin causar una respuesta in- mune. Deben poseer tasas de reabsorción que sean similares a las de formación ósea de tal manera que puedan degradarse y ser progre- sivamente sustituidas por el tejido natural regenerado, deben ser capaces de presentar o liberar moléculas bioactivas que interactúen positivamente con los tejidos y órganos próximos, favoreciendo la migración y diferenciación celular, y orientar la función de las células de su microentorno para formar hueso nuevo (osteoinducción) (23; 24). 2.1.b) Características estructurales. El contacto entre el biomaterial de la matriz y las células óseas debe permitir interacciones biológicamente activas (biomimesis) entre ambos (25). Las arquitecturas inspiradas en diseños naturales facilitan la funcionalidad, el crecimiento celular y la vascularización. Las MCTO tendrán una arquitectura específica adaptada y podrán adoptar la forma requerida por cada necesidad biológica. Deben presentar poros de 300 a 500 μm de diámetro aproximado, inter- conectados a escala micrométrica, pues una elevada porosidad es necesaria para la difusión de gases y nutrientes, la eliminación de los desechos metabólicos celulares, para permitir la infiltración y migra- ción celulares así como la angiogénesis, mientras un área superficial aumentada, proporcionada por poros pequeños, puede tener un efecto beneficioso sobre la adhesión celular, afectando a la morfolo- gía y diferenciación celulares (19). Las MCTO estarán diseñadas para que sus propiedades mecá- nicas coincidan con las del hueso esponjoso humano que tiene una resistencia a la compresión entre 2 y 12 MPa y un módulo elástico entre 0,1 y 5GPa (26). Su estructura y topografía superficial permitirán la incorporación demoléculas bioactivas naturales o artificiales (facto- res de crecimiento, fármacos antiinflamatorios, etc.) que se liberarán en esemicroentorno después de la implantación celular o tras el injer- to en la zona huésped (23). 2.1.c) Composición de los biomateriales. Los materiales usados para MCTO son muy diversos y podrían clasificarse inicialmente, por su origen, en soportes naturales y sin- téticos. Los de origen natural presentan la ventaja de ser biocompa- tibles, biodegradables, y favorecer la migración y adhesión celulares (27). Los biomateriales de origen sintético presentan mayor facili- dad de manejo, podrían obtenerse finalmente en mayores cantida- des, pero presentan cierta toxicidad relacionada con su proceso de degradación (28) y son menos biocompatibles con las células. Por su estructura y composición química, pueden clasificarse en grandes grupos: cerámicas, polímeros naturales y sintéticos, ma- teriales compuestos ( composites ), y, en menor medida, metales. Un estudio de 5.900 artículos que aparecen en inglés en la base PubMed hasta agosto de 2018 muestra la siguiente distribución de biomateriales presentes en las MCTO. (Figura 3) Materiales cerámicos Las cerámicas son compuestos inorgánicos formados a altas temperaturas que contienen elementos metálicos y no metálicos, con estructura cristalina, como alúmina, zirconio, hidroxiapatita (HA), y fosfatos de calcio (FC). A este grupo pertenecen también los vidrios, compuestos sólidos inorgánicos formados a altas temperaturas con una estructura amorfa, como algunos vidrios bioactivos con borato. Son estables termodinámicamente, pueden ser osteoinductivos pero su tasa de degradabilidad es baja. (Tabla 3 - ver página siguiente) El sulfato de calcio, la hidroxiapatita y otras variedades de FC han sido muy usados para MCTO por su similitud con los compo- nentes de la MEC ósea natural aunque solo presentan propiedades osteoconductivas (29). Si bien el fosfato de tricalcio beta (β-TCP) es biorreabsorbible, la hidroxiapatita es el FC más similar a la fase mi- neral ósea. Tienen buenas características osteoinductivas las matrices deri- vadas de β-TCP(30, 31),que pueden aplicarse en forma de cerámicas sinterizadas, cerámicas derivadas de coral, cementos o recubrimien- tos(14)y el fosfato bifásico de calcio (BCP) sinterizado a baja tempe- ratura. (32) Figura 2: Características ideales de las matrices usadas en el desarrollo de aplicaciones de ingeniería de tejido óseo (ITO) (23) Figura 3: Biomateriales presentes en las matrices usadas en aplicaciones de ITO, según artículos presentes en PubMed hasta 20-agosto-2018.