El hueso de la mandíbula generalmente no está conectado a la costilla, pero podría estar en una emergencia.
Los bioingenieros de la Universidad de Rice y sus colegas han desarrollado una técnica para cultivar huesos vivos para reparar lesiones craneofaciales mediante la fijación de un biorreactor impreso en 3D, básicamente, un moho, a una costilla. Las células madre y los vasos sanguíneos de la costilla se infiltran en el material del andamioen el molde y reemplácelo con hueso natural a medida del paciente.
Investigadores de Rice, el Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad de Texas en Houston UTHealth y Baylor College of Medicine dirigieron el estudio, y los resultados aparecen en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
Dirigidos por el bioingeniero Antonios Mikos, pionero en el campo de la ingeniería de tejidos, los investigadores combinaron las tecnologías que desarrollaron durante un programa de una década financiado por el Instituto de Medicina Regenerativa de las Fuerzas Armadas. El objetivo es avanzar en la reconstrucción craneofacial aprovechandode los poderes curativos naturales del cuerpo.
La técnica se está desarrollando para reemplazar las técnicas de reconstrucción actuales que utilizan tejidos de injerto óseo extraídos de diferentes áreas de un paciente, como la parte inferior de la pierna, la cadera y el hombro.
"Una innovación importante de este trabajo es aprovechar un biorreactor impreso en 3D para formar hueso cultivado en otra parte del cuerpo mientras preparamos el defecto para aceptar el tejido recién generado", dijo Mikos, profesor de bioingeniería y química de Louis Calder.e Ingeniería Biomolecular en Rice y miembro de la Academia Nacional de Ingeniería y la Academia Nacional de Medicina.
"Estudios anteriores establecieron una técnica para crear injertos óseos con o sin su propio suministro de sangre del hueso real implantado en la cavidad torácica", dijo el coautor Mark Wong, profesor, presidente y director del programa del Departamento de Oral y MaxilofacialCirugía con la Facultad de Odontología de UTHealth ". Este estudio demostró que podríamos crear injertos óseos viables a partir de materiales sustitutos de hueso artificial".
"La ventaja significativa de este enfoque es que no es necesario extraer el hueso del paciente para hacer un injerto óseo, sino que se pueden usar otras fuentes no autógenas", dijo.
Para probar su concepto, los investigadores hicieron un defecto rectangular en las mandíbulas de las ovejas. Crearon una plantilla para la impresión 3D e imprimieron un molde implantable y un espaciador, ambos hechos de PMMA, también conocido como cemento óseo. El objetivo delel espaciador es para promover la curación y evitar que el tejido cicatricial llene el sitio del defecto.
Extrajeron suficiente hueso de la costilla del modelo animal para exponer el periostio, que sirvió como fuente de células madre y vasculatura para sembrar el material del andamio dentro del molde. Los grupos de prueba incluyeron costilla triturada o materiales sintéticos de fosfato de calcio para hacer el andamio biocompatible.
El molde, con el lado de la costilla abierto para crear una interfaz apretada, permaneció en su lugar durante nueve semanas antes de retirarlo y transferirlo al sitio del defecto, reemplazando el espaciador. En los modelos animales, el hueso nuevo tejido al viejo ytejido blando creció alrededor y cubrió el sitio
"Elegimos usar costillas porque son de fácil acceso y una rica fuente de células madre y vasos, que se infiltran en el andamio y crecen en un nuevo tejido óseo que coincide con el paciente", dijo Mikos. "No hay necesidad de un crecimiento exógeno"factores o células que complicarían el proceso de aprobación regulatorio y la traducción a aplicaciones clínicas "
Las costillas ofrecen otra ventaja. "Podemos hacer crecer hueso nuevo en múltiples costillas al mismo tiempo", dijo el coautor Gerry Koons, estudiante de doctorado y doctorado en Rice y Baylor que actualmente trabaja en el laboratorio de Mikos.
El uso de PMMA para el molde y el espaciador fue una decisión simple, dijo Mikos, ya que ha sido regulado como un dispositivo médico para aplicaciones biológicas durante décadas. En la Segunda Guerra Mundial, cuando PMMA se utilizó como parabrisas para aviones de combate, los médicos notaronque los fragmentos incrustados en los pilotos heridos no causaban inflamación y, por lo tanto, lo consideraban benigno.
Si bien el objetivo inicial del estudio es mejorar el tratamiento de las lesiones en el campo de batalla, el panorama general también incluye cirugías civiles.
"Estamos encantados de reunir a este equipo con talento diverso y ofrecer resultados prometedores para la futura curación del guerrero herido y otros pacientes que necesitan tratamientos avanzados para la mandíbula y la cara", dijo Mikos.
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Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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