Generación de un sustituto óseo humano mediante ingeniería tisular para el tratamiento de defectos mandibulares

Abstract

Varias condiciones y enfermedades pueden afectar significativamente la región oral y maxilofacial, incluidas malformaciones congénitas, traumatismos, infecciones, tumores, osteonecrosis y otras patologías relevantes que pueden conducir a una pérdida significativa de tejido óseo. Los defectos graves del hueso mandibular son muy difíciles de tratar con los materiales y la tecnología disponibles en la actualidad. En la presente Tesis Doctoral, generamos sustitutos acelulares y celulares del hueso humano mediante ingeniería tisular, utilizando biomateriales nanoestructurados de fibrina-agarosa con y sin células madre mesenquimales derivadas de tejido adiposo diferenciadas del linaje osteogénico utilizando medios inductivos. Una vez generado en el laboratorio el sustituto óseo, se realizaron controles de calidad a nivel biomecánico, citológico e histológico, para determinar parámetros de calidad para su futuro uso clínico tal y como establece la Agencia Española de Medicamentos y Productos Sanitarios (AEMPS). Luego, estos sustitutos se evaluaron en un modelo animal inmunodeficiente generándoles un defecto óseo mandibular crítico, para evaluar el potencial de los tejidos bioartificiales para favorecer la regeneración ósea, siendo el tamaño de este defecto mayor que el habitualmente descrito en literatura previa, algo que nos permite acercarnos más a las situaciones clínicas reales. Se realizó un análisis de la biocompatibilidad del modelo de hueso artificial, mostrando a nivel tanto macroscópico, como microscópico una buena integración del tejido artificial en la mandíbula con ausencia de complicaciones. Los resultados mostraron que el uso de un sustituto óseo celular se asoció con una mejora morfofuncional de las estructuras maxilofaciales en comparación con los controles negativos. En cuanto al análisis del lugar del defecto, pudimos demostrar que ninguno de los grupos de estudio logró generar por completo el defecto mandibular. Sin embargo, el análisis de radiodensidad mediante tomografía CT demostró que el uso de un sustituto óseo celular pudo mejorar la densidad del tejido regenerado, con diferencias significativas respecto al control y al sustituto acelular. Finalmente se realizó un estudió histoquímico e inmunohistoquímico de la zona del defecto en los distintos grupos de estudio. Estos resultados mostraron que el uso del sustituto óseo celular se asoció a la presencia de algunas islas de regeneración ósea en la zona del defecto. Cuando se analizó la estructura histológica y el comportamiento histoquímico e inmunohistoquímico de estas islas de regeneración, se encontró que éstas mostraron un perfil comparable al hueso control para rojo alizarina y versicán, y superior al hueso de control para azul de toluidina y osteocalcina. Aunque estos resultados son preliminares, la presente Tesis Doctoral sugiere que los sustitutos óseos nanoestructurados generados por ingeniería tisular, especialmente en el caso de los sustitutos celulares, podrían ser útiles para el tratamiento de defectos críticos del hueso mandibular en un modelo animal de defecto óseo crítico de gran tamaño. Estos resultados abren la puerta al futuro uso de estos sustitutos para el tratamiento de pacientes con grandes defectos del hueso mandibular.