Evaluación de la eficacia de la osteoinducción y osteoconducción durante la interacción de preosteoblastos de ratón (MC3T3-E1) con biomateriales a base de poliuretano e hidroxiapatita

Abstract

The human skeleton is a dynamic tissue capable of regenerating after suffering an injury, but this process has limitations since from the third decade of life the bone balance becomes negative, having a higher index of resorption than of formation; as a consequence of this, the bone density decreases causing brittleness and fractures. It is well known that osteoporosis affects a large part of the Mexican population and that it is a serious health problem, given that fractures are often fatal. It is then necessary to search for methods and treatments that help in the regeneration of the damaged tissue, because current methods are usually oriented towards a support function and because the materials used, like metals, awaken an immune response in addition to causing pain with the changes in climatic conditions. As a consequence of these and other problems, bioengineering of tissues emerges and seeks to create functional tissues with the help of materials that promote and allow regeneration. In the study of bone tissue regeneration, various materials have been used, mainly metallic, ceramic, and polymeric. Each of them have advantages and disadvantages, so combining them has been an approach to balance their defects, thus obtaining biocomposites. The biocomposite proposed in this project is the combination of polyurethane (PU) with nanohydroxyapatite (nHA); since hydroxyapatite has excellent osteoconductive properties, but lacks plasticity and is very fragile, when combined with PU, that is malleable and biodegradable, a resistant material is sought to be obtained which is able to promote cell adhesion, proliferation, and differentiation, as well as to degrade and absorb as the bone is regenerated.

El esqueleto humano es un tejido dinámico capaz de regenerarse tras sufrir una lesión, pero tiene limitaciones ya que a partir de la tercer década de vida el balance óseo se vuelve negativo, teniendo un mayor índice de resorción que de formación; como consecuencia de ello, la densidad ósea disminuye provocando fragilidad y fracturas. Es bien sabido que la osteoporosis afecta a gran parte de la población mexicana y que es un problema de salud grave ya que las fracturas que se provocan son en muchas ocasiones fatales. Es entonces necesario buscar métodos y tratamientos que sean capaces de ayudar a la regeneración del tejido dañado debido que los métodos actuales están orientados hacia la función de soporte y los materiales empleados, como los metales, despiertan una respuesta inmunológica además de provocar dolores con los cambios climáticos. Como consecuencia de esta y otras problemáticas nace la bioingeniería de tejidos que Busca crear tejidos funcionales con ayuda de materiales que promuevan y permitan la regeneración. En el estudio del tejido óseo se han empleado diversos materiales, principalmente metálicos, cerámicos y poliméricos; cada uno de ellos posee ventajas y desventajas y al combinarlos se busca equilibrar sus defectos obteniendo así los biocompositos. El biocomposito que se propuso en este proyecto fue la combinación de poliuretano (PU) con nanohidroxiapatita (nHA), ya que la hidroxiapatita posee excelentes propiedades osteoconductivas, pero carece de plasticidad y es muy frágil; al ser combinada con el poliuretano, que es maleable y biodegradable, se espera obtener un material resistente, capaz de degradarse y absorberse a medida que se regenera el hueso, que promueva la adhesión, proliferación y diferenciación celular.