En las últimas décadas, la ingeniería tisular ha desarrollado y mejorado diversos tipos de materiales que se emplean en aplicaciones médicas o biotecnológicas. Entre estos biomateriales existe una amplia gama de aleaciones metálicas (acero inoxidable, cromo al cobalto o aleaciones de titanio empleadas en implantes dentales, ortopedia o prótesis valvulares o articulares), cerámicas (óxido de aluminio, óxido de zirconio grafito), polímeros (epoxy, teflón, etc.) y hasta varias clases de composites (resinas compuestas).

 

Todos estos compuestos tienen una alta resistencia a las fuerzas que soporta el cuerpo humano y se pueden fabricar de diferentes formas y tamaños, siempre que se amolden fisiológicamente a la función que van a desempeñar dentro del organismo.

 

En este sentido, un grupo de investigadores de la Universidad de Cádiz estudia, mediante el cultivo de células óseas sobre distintos tipos de superficies implantadas, el comportamiento celular en diferentes biomateriales que puedan ser utilizados como implantes o prótesis. De esta forma, analizan los mecanismos iniciales del proceso de osteointegración en presencia de distintas superficies: cambios en el esqueleto celular, adhesión celular, actividad energética de la célula…

 

La osteointegración de un implante dental es la unión mecánica firme, directa, estable y duradera producida entre el hueso vivo maxilar y el cuerpo de un implante dental de titanio, sin la interposición de tejido conectivo. Sin oponerse a ello, el organismo acepta este ‘intruso’ necesario en muchos casos porque produce una mejora de las condiciones de vida del paciente en el que se implanta.

 

Titanio, material estrella

 

Los investigadores de la UCA han iniciado sus estudios utilizando titanio, un metal que, en contacto con la atmósfera, se oxida rápidamente. Tanto es así, que su superficie se transforma en óxido de titanio. “Dicho óxido se comporta como un material bio-inerte. Esto quiere decir que no produce rechazo, reacción natural del organismo ante la presencia de un cuerpo extraño que deriva habitualmente en complicaciones clínicas”, matiza José Vilches, catedrático de Anatomía Patológica de la Universidad de Cádiz.

 

“Uno de los objetivos alcanzados en estos avances ha sido mejorar la fijación de tejidos a los materiales. Para ello, se han incorporado recubrimientos bioactivos, como las proteínas morfogenéticas óseas (BMPs) o el ácido hialurónico. Con ello, se pretende mejorar la integración del implante y el tejido que lo aloja, impidiendo el movimiento relativo entre ambos. Así, se regeneran más eficazmente las características funcionales. Sin embargo, el reto de la tecnología de implantes sigue siendo el desarrollo de materiales ligeros, con buenas propiedades mecánicas y buena capacidad de integración en el tejido, factor en el que la porosidad puede jugar un papel de notable importancia”, apunta José Vilches, responsable del estudio.

 

Por ello, los científicos de la Universidad de Cádiz se afanan en evitar que existan pequeños movimientos cuando el implante se somete a cargas laterales u oclusales. “Para que el tratamiento se realice con éxito es indispensable que se de una estabilidad primaria del implante, es decir, que el implante no ha de mostrar signos clínicos de movilidad. Si ocurre esto, se pueden producir infecciones entre el hueso y el implante, con el consiguiente malestar para el paciente”, concreta Vilches.

 

El uso de esta técnica quirúrgica moderna permite al paciente que ha sufrido una pérdida dental una recuperación plena de la función masticatoria y de la estética bucal.

 

Por el momento, los expertos de la UCA realizan pruebas in vitro. Preparan discos, de una medida similar al de una moneda de un euro, para cultivar sobre ellos las células. Así recrean el escenario de lo que sería el implante in vivo. Tal y como explica José Vilches, “queremos ver los diferentes estadios por los que pasa el cultivo de las células en su adhesión, primero, y más tarde observar la movilidad celular. El objetivo es valorar cómo se adhieren y proliferan las células sobre superficies que resulten lo más favorables posible para ellas”.

 

Equipos y técnicas

 

La microscopía confocal es una técnica capaz de proporcionar imágenes de alta resolución de células intactas mediante el uso de sondas fluorescentes. “La combinación de la fluorescencia y de la reflexión es muy útil a la hora de proporcionar imágenes detalladas de la interacción célula-superficie en implantes biomédicos”, expone Mercedes Salido, profesora de Histología de la Facultad de Medicina e investigadora de este proyecto.

 

Esta herramienta, resultado del continuo avance en la microscopía, permite analizar los tejidos vivos y las células, así como observar la evolución de los cultivos celulares. Tal y como cuenta Salido, “empleamos un microscopio que nos ofrece enormes posibilidades para el avance de nuestro trabajo. Podemos seguir en tiempo real la evolución de las células vivas y, mediante marcajes fluorescentes, estudiar aquellos fenómenos que más nos interesan. Esto permite que veamos los movimientos que va realizando, las modificaciones en su estructura o sus componentes, entre otras cosas”.

 

En la actualidad, estos científicos han dado un paso más en la investigación y han  comenzado a valorar la posibilidad de emplear biomateriales novedosos diferentes al titanio que puedan tener una aplicación clínica futura.

 

Más información:

 

José Vilches Troya, catedrático de Histología y responsable del estudio

Unidad de Cultivos Celulares y Microscopía Confocal

Servicios Centrales de Investigación en Ciencias de la Salud (Edificio Policlínico)

c/ Dr Marañon 3, 11002 Cádiz

Universidad de Cádiz

Teléfono: 956 015832

 

Email: jose.vilches@uca.es