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Logran regenerar cartílago de rodilla con ráfagas de corriente eléctrica

Investigadores de EE UU han desarrollado una nueva nanoestructura con propiedades piezoeléctricas. Con ella han conseguido hacer crecer un cartílago robusto y funcional en la articulación de la rodilla de un conejo.

El conejo del estudio corre sobre una cinta de ejercicio, lo que estimula la carga piezoeléctrica instalada en su rodilla y a su vez el crecimiento de cartílago. Gracias a ello, la articulación vuelve a ser tan fuerte y funcional como antes de la lesión. / Thanh Nguyen/University of Connecticut and UConn Health

Un equipo de bioingenieros de la Universidad de Connecticut (UConn, EE UU) ha logrado reconstruir el cartílago de la rodilla de un conejo utilizando un ‘andamio’ hecho de un nanomaterial que tiene propiedades piezoeléctricas. El avance, que se publica en Science Translational Medicine, abre nuevas vías para el tratamiento de las articulaciones en seres humanos.

La artritis es una enfermedad común y dolorosa causada por daños en nuestras articulaciones. Normalmente, unas ‘almohadillas’ de cartílago las protegen, pero las lesiones o la edad pueden desgastarlas. Los tratamientos disponibles tratan de sustituir el cartílago dañado por un trozo sano tomado de otra parte del cuerpo o de un donante, pero son procedimientos complejos y pueden ocasionar rechazo.

Según señalan los autores, la mejor terapia sería hacer crecer de nuevo cartílago sano en la propia articulación dañada. Algunos investigadores han probado a amplificar los factores de crecimiento químicos para inducir al cuerpo a cultivar cartílago por sí mismo, y otros intentos se han basado en un andamio de bioingeniería para dar al organismo una plantilla para el tejido fresco. “Pero ninguno de estos enfoques ha funcionado, ni siquiera en combinación”, subrayan.

El movimiento regular de una articulación puede hacer que el andamio de PLLA genere un campo eléctrico débil pero constante que anima a las células a colonizarlo y convertirse en cartílago

“El cartílago regenerado no se comporta como el cartílago nativo. Se rompe, bajo las tensiones normales de la articulación”, explica Thanh Nguyen, coautor del trabajo.

Ahora, el laboratorio de Nguyen, que también ha trabajado en la regeneración del cartílago, ha descubierto que las señales eléctricas son fundamentales para su crecimiento normal.

Nanomaterial piezoeléctrico

Nguyen y su equipo diseñaron un andamio tisular hecho de nanofibras de ácido poli-L láctico (PLLA), un polímero biodegradable que suele utilizarse para suturar heridas quirúrgicas. El nanomaterial tiene una propiedad muy interesante, llamada piezoelectricidad. Cuando se aprieta, produce una pequeña ráfaga de corriente eléctrica.

El movimiento regular de una articulación, como el de una persona que camina, puede hacer que el andamio de PLLA genere un campo eléctrico débil pero constante que anima a las células a colonizarlo y convertirse en cartílago. No se necesitan factores de crecimiento externos ni células madre (que son potencialmente tóxicas o corren el riesgo de sufrir efectos adversos no deseados) y, sobre todo, el cartílago que crece es mecánicamente robusto.

Los investigadores probaron el andamio piezoeléctrico en la rodilla de un conejo lesionado. Luego pusieron al animal a correr en una cinta de ejercicio y, tal como se preveía, el cartílago volvió a crecer con normalidad

Los autores probaron el andamio en la rodilla de un conejo lesionado. Luego pusieron al animal a correr en una cinta de ejercicio y, tal como se preveía, el cartílago volvió a crecer con normalidad.

Según explica Yang Liu, autor principal de la investigación, “la piezoelectricidad es un fenómeno que también existe en el cuerpo humano. El hueso, el cartílago, el colágeno, el ADN y varias proteínas tienen una respuesta piezoeléctrica”.

También señala que el enfoque que han seguido tiene “muchas posibilidades de ser trasladado a la clínica en un futuro”.

Mantener la cautela

Sin embargo, Nguyen prefiere mantener la cautela: “Es un resultado fascinante, pero tenemos que probarlo en un animal más grande", con un tamaño y un peso más parecidos a los de un ser humano”, subraya.

Su laboratorio planea observar a los animales tratados durante al menos un año, probablemente dos, para asegurarse de que el cartílago es duradero. El equipo también quiere probar los andamios de PLLA en animales más viejos.

“En los seres humanos, la artritis suele ser una enfermedad de las personas mayores. Los animales jóvenes se curan más fácilmente. Si el andamiaje piezoeléctrico ayuda a los animales más viejos a curarse también, podría ser un verdadero avance de la bioingeniería”, concluyen los investigadores.

Referencia:

Yang Liu et al. “Exercise-induced piezoelectric stimulations for cartilage regeneration in rabbits”. Science Translational Medicine (12 de enero, 2022).

Derechos: Creative Commons.
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