Estudio ex vivo del potencial de regeneración ósea de nuevas membranas bioinspiradas

Abstract

La periodontitis es una enfermedad infecciosa multifactorial de elevada prevalencia. Además, afecta a la aparición y gravedad de otras patologías sistémicas. Se inicia por la existencia de un biofilm bacteriano y conduce a la pérdida dentaria por afectación de los tejidos de soporte (hueso y ligamento periodontal), y a una posterior reabsorción del hueso alveolar. El tratamiento quirúrgico está basado en la regeneración tisular guiada del tejido perdido mediante la utilización de injertos de membranas. Los materiales reabsorbibles que actualmente se usan no son adecuados porque su tiempo de reabsorción es corto y los productos de degradación no son totalmente citocompatibles. Como alternativa, se están utilizando membranas de politetrafluoroetileno (PTFE) como material no reabsorbible, pero poseen el inconveniente de requerir una segunda cirugía para ser retirados, dado que es un material inerte que no se integra en los tejidos del complejo periodontal. Proponemos el uso de nuevos biomateriales osteogénicos como membranas no reabsorbibles, para el tratamiento de defectos periodontales. El objetivo del estudio es el diseño y fabricación de una membrana nanoestructurada no reabsorbible que debe reproducir la morfología del hueso natural (fibras entre 50 y 500 nm de diámetro, ensambladas en una malla reticular, con poros interconectados). La adsorción de determinadas proteínas plasmáticas sobre estas membranas, parece ser un factor clave para su osteointegración. La adsorción de fibrinógeno y fibrina favorece la migración y diferenciación de células osteoblásticas. Es posible realizar modificaciones químicas en las membranas para optimizar la adsorción de proteínas plasmáticas. Esta malla polimérica será, por tanto, funcionalizada en su superficie con grupos amino (NH2) o carboxilo (COOH), y dopada con zinc y doxiciclina, con el fin de mejorar su capacidad remineralizadora, de adsorción proteica y antibacteriana. Se procederá también a cargar las fibras de estas membranas con nanopartículas de sílice, compuesto mesoporoso que, utilizado como refuerzo, puede mejorar las propiedades mecánicas y potenciar la adhesión y proliferación de las células osteoblásticas. Esta membrana está basada en un prototipo previo desarrollado por Osorio y cols. de polimetilmetacrilato (PMMA). El PMMA es un polímero biocompatible no reabsorbible que se ha usado para fijar prótesis al hueso o para vertebroplastia y reparación de defectos esqueléticos, debido a su excelente compatibilidad tisular. La solución polimérica diseñada puede someterse a electrospinning, en cuyo proceso se pueden crear nanofibras con distribución randomizada. El mejor resultado se obtuvo con las membranas carboxiladas con capacidad de adsorción de proteínas. Los grupos COOH son sitios de unión efectivos de complejos calcio/fosfato como base para su mineralización. El dopado con nanopartículas de sílice incrementó las propiedades nanomecánicas y no modificó su topografía. La bioactividad y proliferación de osteoblastos también mejoró en presencia de sílice. En general, la funcionalización con zinc o doxiciclina no produjo diferencias en las características investigadas, pero sus propiedades antibacterianas en ambientes orales pueden justificar su uso en membranas barrera. Las membranas biomiméticas experimentales pueden ser por tanto consideradas como un nuevo constructo potencial para mejorar la regeneración de hueso.