{"id":83796,"date":"2008-08-01T00:00:00","date_gmt":"2008-08-01T00:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2008\/08\/01\/huesos-artificiales-2\/"},"modified":"2017-07-11T17:18:23","modified_gmt":"2017-07-11T20:18:23","slug":"huesos-artificiales-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/huesos-artificiales-2\/","title":{"rendered":"Huesos artificiales"},"content":{"rendered":"

\"\"EESC\/USP<\/span><\/a>Uno de los grandes desaf\u00edos para el desarrollo de huesos artificiales es la creaci\u00f3n de materiales que sean lo m\u00e1s parecido posibles al tejido \u00f3seo natural. Las pr\u00f3tesis deben ser r\u00e9plicas no solamente en apariencia sino tambi\u00e9n desde el punto de vista biol\u00f3gico y mec\u00e1nico. \u00c9sa es una condici\u00f3n importante para que el implante sea exitoso y no sufra rechazo por parte del organismo. De esta manera, dos nuevos materiales para la elaboraci\u00f3n de huesos artificiales desarrollados en el campus de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP) con sede en la ciudad de S\u00e3o Carlos, interior paulista, se transforman en una buena noticia para el rubro de implantes \u00f3seos.<\/p>\n

La diferencia principal de estas nuevas pr\u00f3tesis quir\u00fargicas es su estructura superficial porosa y la presencia de sustancias en su composici\u00f3n que le confieren actividad biol\u00f3gica. Seg\u00fan los investigadores implicados en el descubrimiento, estas caracter\u00edsticas deben auxiliar en la fabricaci\u00f3n de implantes \u00f3seos m\u00e1s resistentes y duraderos. Los materiales -estructuras cer\u00e1micas de al\u00famina y compuestos polim\u00e9ricos de polimetilmetacrilato (PMMA)- ya fueron sometidos con \u00e9xito, a pruebas in vitro y a ensayos con animales, las pruebas in vivo. Las primeras cirug\u00edas en seres humanos est\u00e1n programadas para el mes de agosto.<\/p>\n

Los dos materiales trabajados por el grupo de la USP ya son conocidos y homologados por las autoridades m\u00e9dicas para su utilizaci\u00f3n en implantes. Son previsibles en relaci\u00f3n con su acci\u00f3n en el organismo y estables biol\u00f3gicamente. Lo que los investigadores hicieron fue modificar las propiedades cer\u00e1micas de la al\u00famina y del PMMA. “Creamos una pieza con diferentes niveles de intensidad, con un n\u00facleo denso integrado a una superficie porosa. Esa porosidad resulta importante porque facilita la vascularizaci\u00f3n y acelera la adhesi\u00f3n de los tejidos \u00f3seos y musculares al implante”, explica el ingeniero mec\u00e1nico Benedito de Moraes Purquerio, coordinador del grupo de investigaciones en biomateriales del Laboratorio de Tribolog\u00eda y Compuestos (LTC) de la Escuela de Ingenier\u00eda de S\u00e3o Carlos de la USP. Los poros existentes en la superficie de la pr\u00f3tesis permiten que el hueso crezca en el interior del implante, adhiri\u00e9ndose a \u00e9l.<\/p>\n

“Estamos satisfechos con los resultados obtenidos hasta ahora y confiamos en el \u00e9xito de la aplicaci\u00f3n de la estructura cer\u00e1mica y pol\u00edmero en implantes y pr\u00f3tesis quir\u00fargicas”, dice Purquerio. De acuerdo con el investigador, las nuevas pr\u00f3tesis ser\u00e1n utilizadas para reconstrucciones de la boca, mand\u00edbula y rostro, cirug\u00edas pl\u00e1sticas de cr\u00e1neo e implantes ortop\u00e9dicos en general (rodilla, cadera, manos, etc.) Actualmente los materiales mayormente empleados en esas cirug\u00edas son aleaciones met\u00e1licas, especialmente las de titanio y acero inoxidable, materiales cer\u00e1micos tales como al\u00famina, zirconio, biovidrio e hidroxiapatita, y compuestos polim\u00e9ricos, PMMA, poliuretano y polietileno. Estos materiales necesitan ser biocompatibles, inertes y no t\u00f3xicos como as\u00ed tambi\u00e9n poseer resistencia y rigidez compatibles con nuestro sistema biol\u00f3gico.<\/p>\n

\"\"EESC\/USP<\/span><\/a>La cer\u00e1mica posee poros abiertos e interconectados de 50 a 400 micrones de dimensi\u00f3n, compatibles con los procesos de reparaci\u00f3n \u00f3sea. La parte porosa del implante es bastante superficial y tiene un espesor de apenas 0,5 a 1 mil\u00edmetro. “No se necesita porosidad en las capas internas como en la superficie, porque los tejidos penetran hasta cierto punto. Asimismo, cuanto m\u00e1s espesa fuera la capa porosa externa, menos resistente ser\u00e1 todo el implante”, explica el ingeniero de materiales Carlos Alberto Fortulan, tambi\u00e9n de la Escuela de Ingenier\u00eda de S\u00e3o Carlos, quien integra el equipo.<\/p>\n

Los investigadores adicionan sacarosa en la fase de preparaci\u00f3n de los compuestos cer\u00e1micos para proveer porosidad a la cer\u00e1mica de al\u00famina. Luego, ya conformada la pieza, la sacarosa se remueve mediante un proceso de lixiviado (lavado) en agua. Seguidamente, es sinterizada [quemada sin llegar al punto de fusi\u00f3n para otorgar dureza]. “Las part\u00edculas de sacarosa que, por casualidad, a\u00fan quedaran en el implante, son descompuestas en di\u00f3xido de carbono durante la etapa de sinterizaci\u00f3n”, dice Fortulan.<\/p>\n

La concepci\u00f3n de las estructuras superficiales porosas de pol\u00edmero es la misma de la cer\u00e1mica, con la diferencia que, en ese caso, la estructura porosa al PMMA se prepara con un pol\u00edmero derivado de la celulosa, la carboximetilcelulosa (CMC), embebido en agua. Luego que la pieza est\u00e1 lista -ya sea de cer\u00e1mica o de pol\u00edmero-, los investigadores la impregnan al vac\u00edo con hidroxiapatita y biovidrio en las superficies internas de los poros para aumentar la actividad biol\u00f3gica del implante. La hidroxiapatita es el mineral b\u00e1sico del hueso y logra que el organismo reconozca al implante como una estructura similar a \u00e9l.<\/p>\n

Primeras cirug\u00edas
\n<\/strong>“Durante el proceso de integraci\u00f3n \u00f3sea, los vasos sangu\u00edneos y las c\u00e9lulas \u00f3seas y musculares penetran en los poros de la pr\u00f3tesis quir\u00fargica posibilitando el crecimiento de los tejidos dentro de la pieza implantada. En las pr\u00f3tesis convencionales de ese tipo, construidas con materiales no porosos o sin las caracter\u00edsticas de bioactividad conferidas por la hidroxiapatita y el biovidrio, no ocurre integraci\u00f3n entre los tejidos y el implante”, destaca el cirujano buco m\u00e1xilo facial Edelto dos Santos Antunes, jefe del servicio de cirug\u00eda buco m\u00e1xilo facial del Hospital Santa Tereza, de Petr\u00f3polis, R\u00edo de Janeiro, sitio donde se realizar\u00e1 la primera cirug\u00eda de aplicaci\u00f3n cl\u00ednica de los nuevos materiales en pacientes. Las cirug\u00edas se llevar\u00e1n a cabo mediante una colaboraci\u00f3n entre el hospital y la Universidad del Estado de R\u00edo de Janeiro (UERJ).<\/p>\n

Otra ventaja que otorga la porosidad es, indirectamente, una mayor protecci\u00f3n contra las infecciones, en la medida en que promueve una integraci\u00f3n de los tejidos de cobertura con toda la superficie porosa de la pieza implantada. El periostio es una membrana muy vascularizada, fina y resistente que envuelve por completo los huesos humanos. Durante el procedimiento de colocaci\u00f3n del implante, el cirujano retira una porci\u00f3n del periostio que recubre otro hueso del cuerpo vecino al campo quir\u00fargico y encapsula la pr\u00f3tesis. “Debido a ello, cualquier infecci\u00f3n produce una acci\u00f3n meramente puntual. Sin ese encapsulado, el material implantado queda m\u00e1s expuesto a posibles infecciones en el futuro”, dice Antunes, quien tambi\u00e9n integra el grupo de investigaci\u00f3n. Seg\u00fan \u00e9l, las piezas porosas de cer\u00e1mica de al\u00famina y de PMMA infiltradas con hidroxiapatita y biovidrio sustituyen con mucha mayor fidelidad al hueso humano que otros materiales utilizados actualmente para implantes, debido a que sus propiedades biol\u00f3gicas y mec\u00e1nicas son similares a las del hueso.<\/p>\n

\"\"EESC\/USP<\/span><\/a>“Esas piezas otorgan mayor previsibilidad y estabilidad en los resultados de los implantes. El material es capaz de resistir los esfuerzos mec\u00e1nicos que requiere el hueso sin interferir tan dr\u00e1sticamente en la fisiolog\u00eda de los tejidos a su alrededor”, dice Antunes. “La t\u00e9cnica quir\u00fargica tambi\u00e9n ha sufrido adaptaciones. Resulta de importancia fundamental que los tejidos de cobertura restablezcan la anatom\u00eda de forma que ellos se tornen bien definidos y resulten suficientes para minimizar las posibilidades de exposici\u00f3n y contaminaci\u00f3n de la superficie porosa de la pr\u00f3tesis quir\u00fargica”.<\/p>\n

Las estructuras superficiales diferenciales de cer\u00e1mica de al\u00famina y PMMA ya atravesaron estudios de citotoxicidad e integraci\u00f3n \u00f3sea durante las pruebas in vitro e in vivo realizados en S\u00e3o Carlos. Los ensayos con ratones y conejos fueron a finales del 2007 y comienzos del presente a\u00f1o. “Los implantes fueron injertados en las tibias de los animales y notamos una perfecta integraci\u00f3n \u00f3sea con crecimiento de tejidos en el interior de los poros”, cuenta Carlos Fortulan.<\/p>\n

“Las cirug\u00edas en seres humanos comenzar\u00e1n con implantes en grietas craneanas menores, de hasta 10 cm2, para, seguidamente, comenzar a realizar reconstrucciones craneanas m\u00e1s completas. En una tercera etapa, pasaremos a las reconstrucciones mandibulares donde haya defectos que comprometan s\u00f3lo segmentos \u00f3seos. M\u00e1s tarde ser\u00e1 el turno de los casos que afectan segmentos \u00f3seos y articulares, donde pasaremos a utilizar implantes de compuestos de PMMA reforzados con fibras de carbono”, expresa el cirujano Edelto Antunes.<\/p>\n

Las pr\u00f3tesis quir\u00fargicas completas de mand\u00edbula, destinadas a las cirug\u00edas m\u00e1s complejas, ser\u00e1n confeccionadas con los dos materiales, al\u00famina y PMMA, quedando la estructura cer\u00e1mica de al\u00famina restringida al componente articular, en la junta con el hueso de la cara. El resto de la pieza ser\u00e1 fabricado con el pol\u00edmero y reforzado internamente con un tubo de fibra de carbono. Para comienzos del a\u00f1o pr\u00f3ximo los investigadores pretenden iniciar estudios en procura del desarrollo de pr\u00f3tesis femorales. “Vamos a comenzar el trabajo implantando v\u00e1stagos de PMMA reforzadas con fibra de carbono en la tibia de cabritos. Nosotros intuimos que esos que esos nuevos materiales ser\u00e1n utilizados, en el futuro, para cualquier tipo de cirug\u00eda ortop\u00e9dica”, afirma Antunes.<\/p>\n

\"\"EESC\/USP<\/span><\/a>Iniciada a fines del 2004, la investigaci\u00f3n para el desarrollo de las estructuras superficiales porosas de cer\u00e1mica de al\u00famina y PMMA cont\u00f3 con una financiaci\u00f3n de 250 mil reales por parte del Consejo Nacional de Desarrollo Cient\u00edfico y Tecnol\u00f3gico (CNPq) del Ministerio de Ciencia y Tecnolog\u00eda y del Ministerio de Salud (Proyecto Fondo Sectorial de la Salud 2004), coordinado por el profesor Purquerio. El trabajo ya gener\u00f3 tres registros de patentes, una de ellas espec\u00edfica sobre la creaci\u00f3n de una matriz cer\u00e1mica porosa bioactiva. La producci\u00f3n cient\u00edfica tambi\u00e9n incluye cuatro tesinas de maestr\u00eda, cinco tesis de doctorado y 39 trabajos acad\u00e9micos. El grupo present\u00f3 las estructuras de cer\u00e1mica de al\u00famina en el 8\u00ba Congreso Mundial de Materiales, en \u00c1msterdam, Holanda, realizado en junio de \u00e9ste a\u00f1o, y mostrar\u00e1 los resultados referentes al PMMA en dos eventos internacionales a efectuarse durante los pr\u00f3ximos meses: el simposio de oto\u00f1o de la Society for Biomaterials, en Atlanta, Estados Unidos, a realizarse en septiembre, y el International Bone-Tissue-Engineering Congress (Bone-Tec 2008), en Hannover, Alemania, durante el mes de noviembre.<\/p>\n

Prote\u00edna para fracturas \u00f3seas en forma de medicamento<\/strong><\/p>\n

Un medicamento inyectable para el tratamiento de fracturas, se constituir\u00e1 pronto en un nuevo aliado para pacientes y m\u00e9dicos. Investigadores del Instituto de Qu\u00edmica de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP) desarrollaron una prote\u00edna con capacidad para aumentar y mejorar la recuperaci\u00f3n \u00f3sea. Denominada como prote\u00edna morfogen\u00e9ticas \u00f3sea (BMP, su sigla en ingl\u00e9s), pertenece a la clase de los factores de crecimiento celular y estimula la proliferaci\u00f3n de c\u00e9lulas madre cercanas al lugar de la fractura, promoviendo su diferenciaci\u00f3n como c\u00e9lulas \u00f3seas con acumulaci\u00f3n de calcio. “En ese estadio ya contamos con una estructura r\u00edgida mineralizada que compone el hueso. La aplicaci\u00f3n de esa prote\u00edna es local y se recomienda para las fracturas, en los casos en que no hay uni\u00f3n en los huesos largos -por ejemplo, en el f\u00e9mur- y en la columna vertebral, un lugar de dif\u00edcil recuperaci\u00f3n \u00f3sea”, dice el biom\u00e9dico Erik Halcsik, quien integr\u00f3 el equipo junto con el doctorando Juan Carlos Bustos-Valenzuela. Los pacientes que sufren de osteoporosis y que necesiten implantes dentarios tambi\u00e9n se beneficiar\u00e1n con el medicamento.<\/p>\n

Las BMPs son producidas naturalmente por el organismo humano durante el desarrollo del embri\u00f3n y cuando ocurren fracturas, aunque en cantidades muy peque\u00f1as. La prote\u00edna producida por la USP constituir\u00eda un suplemento para que esas c\u00e9lulas se desarrollen con mayor rapidez, garantizando la formaci\u00f3n de tejidos \u00f3seos. La creaci\u00f3n de la prote\u00edna comenz\u00f3, a partir de secuencias de ADN humano que corresponden a los genes de las BMPs. Ellas fueron transferidas para un vector, que son secuencias de ADN que ayudan en la inserci\u00f3n y mantenimiento del gen introducido y luego son transferidas en familias celulares espec\u00edficas para la producci\u00f3n de prote\u00ednas. Los investigadores finalmente, seleccionaron las c\u00e9lulas que producen las BMPs del tipo 2 y 7, relacionadas con el crecimiento \u00f3seo, en grandes cantidades.<\/p>\n

Seg\u00fan la profesora Mari Cleide Sogayar, coordinadora de la investigaci\u00f3n y del N\u00facleo de Terapia Celular y Molecular (Nucel) de la USP, las secuencias de ADN que codifican esas dos prote\u00ednas fueron identificadas a partir de los bancos de cADN (ADN complementario) del Proyecto Transcriptoma del Genoma del C\u00e1ncer de la FAPESP, conocido como Transcript Finishing Initiative. “Fueron casi seis a\u00f1os de investigaci\u00f3n y desarrollo hasta lograr esas dos prote\u00ednas recombinantes”, cuenta Mari Sogayar.<\/p>\n

Por lo menos tres empresas estadounidenses ya est\u00e1n fabricando drogas similares con la misma plataforma utilizada por la USP, que es la producci\u00f3n con base en c\u00e9lulas de mam\u00edferos. Pero aun se conoce muy poco del proceso de producci\u00f3n de esa prote\u00edna, porque las empresas que detentan el know-how lo mantienen en secreto o protegido por medio de patentes. “Por esa raz\u00f3n tuvimos que desarrollar nuestra propia plataforma de producci\u00f3n a partir del ADN de c\u00e9lulas humanas”, dice Halcsik. Las tres empresas producen la prote\u00edna con valores de entre 3,5 mil y 4,5 mil d\u00f3lares la dosis. “Nuestro producto deber\u00e1 costar menos que el de las empresas extranjeras, aunque su valor final depender\u00e1 del escalonado de la producci\u00f3n industrial”, dice Halcsik.<\/p>\n

La previsi\u00f3n del grupo indica que el f\u00e1rmaco estar\u00e1 disponible en el mercado en un lapso de tres a cinco a\u00f1os. Los estudios se est\u00e1n realizando en colaboraci\u00f3n con una empresa que deber\u00e1 producir el medicamento. Por razones contractuales, los investigadores no pueden revelar el nombre de esa empresa.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Soluciones novedosas para pr\u00f3tesis quir\u00fargicas destinadas a la reconstrucci\u00f3n \u00f3sea","protected":false},"author":23,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[192],"tags":[297,316,328],"coauthors":[116],"class_list":["post-83796","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-tecnologia-es","tag-ingenieria","tag-medicina-es","tag-quimica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/83796","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/23"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=83796"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/83796\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=83796"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=83796"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=83796"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=83796"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}