| Tesis Doctorales de la Universidad de Alcalá |
| ESTUDIO DE LA CAPACIDAD OSTEOINDUCTORA DE MEMBRANAS DE QUITOSANO/GOMA ARÁBIGA CARGADAS CON MICROPARTÍCULAS DE TANTALIO | | Autor/a | García Robledo, Héctor Miguel | | Departamento | Cirugía Ciencias Médicas y Sociales | | Director/a | Torre Escuredo, Basilio José de la | | Codirector/a | García Fernández, Luis | | Fecha de defensa | 07-02-2024 | | Calificación | Sobresaliente cum laude | | Programa | Ciencias de la Salud (RD 99/2011) | | Mención internacional | No | | Resumen | 1. Introducción
La regeneración ósea después de una artroplastia total de cadera es un desafío importante debido a la falta de hueso adecuado y la pérdida de soporte estructural. Para abordar este problema, se han desarrollado diferentes tipos de implantes de metal poroso hechos de tántalo o titanio. Sin embargo, se han observado diferencias en los resultados clínicos obtenidos con estos implantes.
El rendimiento de los implantes, en contexto de regeneración ósea, se relaciona con las propiedades del material y la topografía de su superficie, habiéndose observado que los implantes de tántalo exhiben resultados clínicos superiores a los de titanio, aunque aún no se ha establecido definitivamente si esto se debe a la estructura tridimensional del tántalo o a sus propiedades intrínsecas.
2. Hipótesis y objetivos
En este trabajo de investigación, se planteó la hipótesis de que el tántalo presenta propiedades osteoinductoras intrínsecas, independientemente de su estructura tridimensional. Para evaluar esta hipótesis, se estableció como objetivo general evaluar las propiedades osteoinductoras del tántalo elemental en comparación con el titanio elemental, cuando se encuentran en forma de micropartículas, eliminando el efecto de la estructura tridimensional del metal poroso. Los objetivos específicos incluyeron el desarrollo de sistemas compuestos a base de Quitosano-Goma arábiga cargados con micropartículas metálicas, la evaluación de su biocompatibilidad in vitro, la evaluación de la capacidad de osteoinducción de los sistemas compuestos in vitro, y el estudio de la biocompatibilidad y formación de hueso ectópico in vivo en un modelo animal de rata de formación de hueso ectópico in vivo en un modelo animal de rata.
3. Material y métodos
En este estudio, se propuso el uso de composites a base de micropartículas metálicas como materiales novedosos para mejorar la regeneración ósea en este contexto. Específicamente, se sintetizaron andamios compuestos utilizando polisacáridos (quitosano/goma arábica) cargados con micropartículas de titanio o tantalio, y fueron caracterizados físico-químicamente para evaluar sus propiedades estructurales y morfológicas. Además, se realizaron estudios biológicos, tanto in vitro como in vivo, para investigar la capacidad de los andamios compuestos para inducir la diferenciación de las células madre mesenquimales humanas en osteoblastos.
4. Resultados
Se sintetizaron con éxito sistemas compuestos basados en quitosano y goma arábiga cargadas con micropartículas metálicas. Estos sistemas mostraron una composición homogénea, una estructura estable a lo largo del tiempo y propiedades mecánicas satisfactorias. Además, no resultaron tóxicos para los HOb y hMSCs-bm, demostrando una excelente biocompatibilidad y viabilidad celular. Los HOb mostraron un crecimiento rápido independientemente de la presencia de metal en la superficie de las membranas, mientras que las hMSCs-bm tuvieron una proliferación reducida inicialmente, pero respondieron adecuadamente a los estímulos de osteoinducción. Tanto los sistemas con titanio como los de tántalo mostraron efecto osteoinductivo in vitro, pero los sistemas de tántalo presentaron un aumento notable de la actividad de la enzima fosfatasa alcalina (ALP). Las células expuestas a los sistemas cargados con tántalo expresaron marcadores específicos del fenotipo osteoblástico (CD10 y D2-40) con mayor intensidad que aquellas expuestas a los sistemas cargados con titanio.
En un modelo animal de rata, se observó que ninguno de los sistemas basados en quitosano mostró signos de degradación después de cuatro semanas, a diferencia de las membranas de colágeno. Además, se encontró que los sistemas con titanio desencadenaron una mayor respuesta inflamatoria y prolongada en comparación con los de tántalo. En cambio, los sistemas con tántalo mostraron un mayor potencial osteoinductivo, indicando una capacidad intrínseca del tántalo para promover la proliferación y diferenciación de células madre mesenquimales hacia una línea osteogénica y favorecer así la osteointegración en el lecho del implante.
5. Conclusiones
En conclusión, este estudio demostró que los sistemas compuestos basados en quitosano y goma arábiga cargadas con micropartículas metálicas presentan propiedades mecánicas satisfactorias, excelente biocompatibilidad y efecto osteoinductivo tanto in vitro como in vivo. Estos materiales compuestos ofrecen características prometedoras, como una mayor osteoconductividad y capacidad osteogénica, lo que los convierte en candidatos atractivos para la regeneración ósea guiada en este contexto clínico. Sin embargo, se necesitan estudios adicionales para validar y optimizar estas conclusiones. |
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