Estrategias para regeneración ósea en osteoporosis: estructuras 3D y liberación controlada.

Abstract

En el presente trabajo se desarrollaron sistemas de distinta naturaleza conteniendo microesferas cargadas con sustancias activas para la regeneración ósea en osteoporosis empleando un defecto crítico de calvaria en osteoporosis. En todos los sistemas se empleó la proteína morfogenética ósea 2 (BMP-2) incluida en microesferas que fue combinada con otras sustancias activas. El primer sistema desarrollado fue un gel a base de quitosano y colágeno cargado con 17β-estradiol (en microesferas, films, o disperso) y nano-hidroxiapatita que se implantó en animales sanos y osteoporóticos. In vivo se cedió aproximadamente un 70% de la BMP-2 cargada durante las primeras 6 semanas. Los datos indicaron la regeneración de aproximadamente un 50% del defecto en todos los grupos sin observarse diferencias entre los diferentes perfiles de liberación del 17β-estradiol asociado a las diferentes estrategias empleadas para su incorporación. Estos resultados denotaron la necesidad de retrasar la cesión de la BMP-2 y desarrollar estructuras tridimensionales más efectivas. De esta manera, en una siguiente aproximación se desarrollaron dos estructuras de igual composición, pero diferente consistencia, un hidrogel y una esponja, ambos de alginato. Además, se probó a estudiar el efecto de la incorporación de células madre mesenquimales (MSC) de ratas osteporóticas sembradas en la estructura tridimensional previo a la implantación. Aunque no se observó ningún efecto sinérgico entre las MSCs y la BMP-2, sí que se obtuvieron resultados de regeneración muy prometedores, un 80% del defecto, pero sin alcanzar un nivel adecuado de mineralización. Por ello, en el último ensayo se optó por hacer una esponja a base de quitosano incorporando, además de BMP-2, otras moléculas terapéuticas para mejorar la mineralización, un bifosfonato (alendronato) y la metaloproteinasa 10 (MMP10). Los resultados sugieren que la estructura desarrollada es adecuada para la regeneración en animales osteoporóticos. Sin embargo, al contrario de lo que se puede esperar, no resulta óptima para animales sanos. Esto señala que es necesario llegar a un equilibrio entre la estructura tridimensional diseñada, las sustancias activas a utilizar y la cinética de liberación de las mismas para alcanzar la respuesta terapéutica deseada.