Revista nº 806

Martín-Piedra y Martín-Piedra Matrices para ingeniería tisular ósea Actualidad Médica · Número 806 · Enero/Abril 2019 Páginas 36 a 45 · 40 · Polímeros Los materiales más usados en MCTO son los polímeros naturales y sintéticos (proteínas, termoplásticos, hidrogeles, elastómeros), que aparecen en más de la mitad de los trabajos de investigación publicados sobre ITO. Entre los de origen na- tural se usan materiales como ácido hialurónico, fibrina, hepa- rina, quitosano, alginato, agarosa, colágeno, gelatinas, fibroína de seda, quitina y otros materiales biológicos.(27)Entre los po- límeros sintéticos usados encontramos ácido poliláctico (PLA), ácido poliglicólico(PGA), poli-ε-caprolactona (PCL), fumarato de polipropileno (PPF), poliuretano poroso (PPS), poliortoés- teres (POE) y plasma pobre en plaquetas (PPP), con diferentes propiedades mecánicas en cuanto a elasticidad, ductilidad y biorreabsorbilidad por lo que cada uno de ellos presenta ven- tajas y desventajas específicas. (Tabla 4 - ver página siguiente) Dada la excesiva rigidez y poca flexibilidad de PGA, PCL y PLA, polímeros muy usados, se han copolimerizado con otros materiales para mejorar esas propiedades, dando lugar a ma- teriales elastoméricos con mejores características mecánicas y de biodegradación: ácido poliláctico copolimerizado con ácido glicólico (PLGA ó PLA-co-GA); así como copolímeros binarios de los primeros con policaprolactona, PCL-co-GA y PCL-co-LA (34). Metales Los metales, utilizados desde hace mucho para repara- ciones óseas, también se han explorado como biomateriales en matrices porosas que permitan la regeneración del tejido óseo. Pueden citarse las matrices de tántalo o Ti 6 Al 4 V fundidas con láser, capaces de promover la adhesión y la diferenciación de las células osteoprogenitoras (35), y los implantes de tita- nio fabricados aditivamente con riesgo reducido de infección a través de la incorporación de nanopartículas de plata en un revestimiento superficial de óxido (36). Tienen excelentes propiedades mecánicas y estabilidad estructural pero su rigidez es mucho mayor que la del hueso natural lo que puede reducirse a veces aumentando la porosi- dad, pero su mayor limitación es la no degradabilidad, seguida del riesgo de infección y la falta de integración con el tejido del huésped (2). Materiales compuestos ( composites ) Las matrices compuestas o composites se diseñan con el objetivo de aprovechar las propiedades clave de al menos dos clases de materiales. Los polímeros naturales o sintéticos a menudo se combinan con componentes inorgánicos, como cerámicas de FC o biovidrios (37). Aproximadamente el 10% de las matrices se construyen con estos diseños, por ejemplo al mezclar la excelente resistencia mecánica y biodegradabili- dad de la fibroína de seda con la bioactividad de un biovidrio a base de sílice en películas compuestas (38); o la HA con el polisacárido quitosano (39). Aparte de los composites polímero-cerámicos, existen combinaciones de cerámicas con metales y, en menor medida, polímeros con metales. Los composites de alginato de sodio, silicato de calcio y fibroína de seda tienen buena tasa de biodegradación, citocom- patibilidad y bioactividad, y sus propiedades mecánicas y po- rosidad pueden controlarse ajustando el contenido de silicatos (40). Tienen buenas propiedades osteoinductivas los combina- dos de HA con polímeros de ácido poliláctico y ácido poliglicó- lico (PLGA) (14). A veces se consideran los materiales híbridos como un gru- po aparte de biomateriales pero en realidad solo se diferencian de los composites en el grado de mezcla de los elementos que se combinan. (Figura 4 - ver página siguiente) 2.1.d) Tipos de procesos de fabricación Entre las características fundamentales de las MCTO des- tacan la adecuada porosidad y esto se consigue a través de di- versas técnicas como el espumado mediante gas ( gas foaming ), la liofilización, la evaporación de disolvente ( solvent casting ), la lixiviación porógena ( porogen leaching ), la lixiviación mediante partículas, el entrecruzamiento ( crosslinking ), la fabricación li- bre ( freeform fabrication , FFF), y la separación de fases líquido- líquido térmicamente inducida (14, 41). Es muy importante controlar el tamaño y la interconexión de los poros, a diferentes escalas, y la mayoría de las técnicas anteriores no permiten controlar eso por lo que se han dise- ñado combinaciones de las mismas (Tabla 5), o el uso de otras técnicas como el electrohilado ( electrospinning ), el prototipado rápido (42), la impresión 3-D, y el autoensamblado molecular (33). (Tabla 5 - ver página 42) 2.2 Avances recientes en el diseño de MCTO Ningún biomaterial actual para formar matrices y construc- tos puede considerarse definitivo como capaz de regenerar hueso frente a los autoinjertos y aloinjertos, puesto que no han alcanza- do niveles óptimos frente a la adhesión, proliferación, migración o propiedades mecánicas. Se continúa el esfuerzo de mejorar los materiales existentes yse han producido avances en la creación de otros nuevos: a) copolímeros glicólidos o láctidos de PCL, un elastómero en el que cadenas amorfas de PCL proporcionan segmentos sua- ves y el PLA proporciona bloques duros debido a su fuerte reticu- lación (33). b) polihidroxialcanoatos, que presentan buena elasticidad, y mejor adhesión, proliferación y migración celular que PLLA (34). Ventajas Desventajas Material cerámico Biocompatibilidad Osteoinductividad Osteoconductividad Vascularización Expresión génica rápida Tasa de degradación controlable Resistencia mecánica controlable Debilidad en fase amorfa Lenta degradabilidad en fase cristalina Fragilidad Fosfatos de calcio: HA, β-TCP, BCP ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ Vidrios bioactivos ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ Tabla 3. Ventajas y desventajas de materiales cerámicos usados en ITO. (33, 34)