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Los huesos son tejidos de alta demanda mundial para injertos. Foto: archivo Unimedios.

Modelo 3D del sistema de congelamiento para la elaboración de los soportes. Foto: tesis doctoral Miguelangel Moncayo.

Ilustración de la organización estructural del hueso. Foto: tesis doctoral Miguelangel Moncayo.

Diseño de soportes de colágeno-I y Col-I/HAp basados en la direccionalidad de las fibras de colágeno del hueso. Foto: tesis doctoral Miguelangel Moncayo.

Las pruebas de resistencia son exigentes, ya que es una estructura sumamente importante en el cuerpo. Foto: archivo Unimedios.

“Estos productos sustitutos alcanzan el interés médico, odontológico y veterinario para tratar lesiones óseas de diferente origen”, explica Miguelangel Moncayo doctorando en Ciencias Biomédicas, quien considera que establecer alianzas estratégicas para la producción industrial, comercialización y aplicación clínica potenciaría su desarrollo y uso.

Con colágeno tipo I aislado y purificado, y siguiendo los métodos estandarizados por el Grupo de Trabajo en Ingeniería de Tejidos (GTIT), –dirigido por la profesora Martha Fontanilla–, el investigador preparó soportes biodegradables con poros que se orientan unidireccional o multidireccionalmente.

Estos, al ser injertados en músculo de rata durante el proceso metodológico, promovieron la formación de tejido óseo. Gracias a su resistencia mecánica es posible manipularlos y ajustarlos a la morfología de la lesión ósea en la que se quieran implementar.

“El colágeno tipo I es el biomaterial con el que se elaboraron los sustitutos óseos desarrollados durante mi tesis doctoral; a diferencia de los implantes metálicos, estos son reabsorbidos por el cuerpo, lo cual evita remover el implante en una segunda cirugía después de que el hueso se ha regenerado”, afirma el doctor Moncayo.

Al respecto, señala que como el colágeno es un elemento abundante del hueso, favorece la adhesión, proliferación y diferenciación de células con potencial osteogénico-regenerativo.

Junto con los trasplantes de piel, oculares y de corazón, el trasplante de hueso tiene gran demanda en todo el mundo, con cerca de 2,2 millones de injertos anuales, según cifras de la investigación.

Aunque en el presente siglo se han realizado grandes avances por medio de la ingeniería ósea, asemejar las características estructurales y funcionales sigue siendo un gran reto para médicos e investigadores.

El tratamiento que generalmente se elige para lesiones óseas grandes es el injerto de hueso del mismo paciente (autoinjerto); sin embargo, cuando el hueso donante disponible es limitado, se acude a huesos procesados de donantes de la misma especie (aloinjerto) o de otras personas (xenoinjerto).

“Pese a los avances en los métodos de procesamiento de tejidos óseos, el aloinjerto y el xenoinjerto presentan riesgo de ser rechazados y transmitir agentes infecciosos”, señala el doctor Moncayo.

Agrega que “el desarrollo en Colombia de sustitutos óseos de colágeno tipo I es muy importante porque contribuye a suplir la demanda de material para injerto cuando, por diferentes circunstancias, no se pueda hacer un autoinjerto”.

Potencialidades de los prototipos

Para que estos –y en general los prototipos desarrollados por investigadores e ingenieros– sean aprobados y tanto el personal médico como los pacientes los puedan usar, es necesario superar una serie de pruebas de entereza y aceptación por parte del cuerpo.

Para este caso, la resistencia a la ruptura de los sustitutos de colágeno se evaluó mediante pruebas mecánicas de tensión, con las cuales también se determinó su módulo de elasticidad –propiedad esencial de los huesos para evitar fracturas inminentes–. Los datos obtenidos mostraron que la resistencia mecánica y la elasticidad de los soportes facilitan su manipulación.

“La duración de los soportes, relevante a mediano y largo plazo, se determinó in vitro e in vivo, demostrando que su tasa de biodegradación está sintonizada con la de formación de nuevo tejido, lo que favorece el recambio del tejido lesionado por uno similar al sano que se encuentra alrededor”, explicó la profesora Fontanilla.

“Queremos transferir el conocimiento adquirido en las investigaciones del GTIT a la spin-off Regencol S.A.S., creada por miembros del Grupo. Esta transferencia facilitaría el escalamiento de la producción y comercialización de los sustitutos de tejido que hemos desarrollado”, explica la profesora Fontanilla.

Los prototipos desarrollados podrán ingresar al mercado cuando cuenten con las pruebas in vitro e in vivo requeridas por el Instituto Nacional de Vigilancia de Medicamentos y Alimentos (Invima) para demostrar su seguridad y eficacia.

Después de realizar estas evaluaciones, incluidos estudios preclínicos y clínicos, se podrá solicitar el registro sanitario que permite comercializarlos para uso en humanos.