Estructuras de soporte biocompatibles hechas de materiales híbridos únicos pueden reparar el tejido de la médula espinal

La lesión de la médula espinal sigue siendo una de las lesiones traumáticas más debilitantes que una persona puede sufrir durante su vida y afecta todos los aspectos de la vida de la persona. El trastorno debilitante para el que actualmente no existe un tratamiento ampliamente disponible da como resultado una parálisis por debajo del nivel de la lesión. Solo en los EUA, los costos anuales de atención médica para pacientes con lesiones de la médula espinal ascienden a 9.700 millones de dólares. Ahora, un equipo de científicos ha desarrollado un nuevo material único que se ha mostrado prometedor en el tratamiento de lesiones de la médula espinal.

Científicos de la Universidad de Limerick (Limerick, Irlanda) han desarrollado nuevos biomateriales híbridos en forma de nanopartículas que se sintetizaron con éxito para promover la reparación y regeneración tras una lesión de la médula espinal. El equipo utilizó un nuevo tipo de estructura de soporte y un nuevo compuesto de polímero eléctricamente conductor único para promover el crecimiento y la generación de nuevo tejido que podrían avanzar en el tratamiento de la lesión de la médula espinal. Ha habido un interés creciente en el uso de estructuras de soporte diseñadas de tejido electroconductor debido a la mejora del crecimiento y la proliferación celular cuando las células se exponen a una estructura de soporte conductora.

“El aumento de la conductividad de los biomateriales para desarrollar tales estrategias de tratamiento generalmente se centra en la adición de componentes conductores como nanotubos de carbono o polímeros conductores como PEDOT:PSS, que es un polímero conductor disponible comercialmente que se ha utilizado hasta la fecha en el campo de la ingeniería de tejidos”, explicó la autora principal Aleksandra Serafin, candidata a doctorado en la Facultad de Ciencias e Ingeniería Bernal y UL. “Desafortunadamente, persisten severas limitaciones al usar el polímero PEDOT:PSS en aplicaciones biomédicas. El polímero se basa en el componente PSS para permitir que sea soluble en agua, pero cuando este material se implanta en el cuerpo, muestra poca biocompatibilidad.

“Esto significa que al exponerse a este polímero, el cuerpo tiene potenciales respuestas tóxicas o inmunológicas, que no son ideales en un tejido ya dañado que estamos tratando de regenerar. Esto limita severamente qué componentes de hidrogel se pueden incorporar con éxito para crear estructuras de soporte conductoras”, agregó Serafin.

En el estudio se desarrollaron nuevas nanopartículas de PEDOT (NP) para superar esta limitación. La síntesis de NP PEDOT conductivas permite la modificación personalizada de la superficie de las NP para lograr la respuesta celular deseada y aumentar la variabilidad de los componentes de hidrogel que se pueden incorporar, sin la presencia requerida de PSS para la solubilidad en agua. En este trabajo, los biomateriales híbridos compuestos por gelatina y ácido hialurónico inmunomodulador se combinaron con las novedosas NP PEDOT desarrolladas para crear estructuras de soporte electroconductoras biocompatibles para la reparación de lesiones específicas de la médula espinal.

Se llevó a cabo un estudio completo de las relaciones de estructura, propiedad y función de estas estructuras de soporte diseñadas con precisión para optimizar el rendimiento en el lugar de la lesión, incluida la investigación in vivo con modelos de lesión de la médula espinal en ratas. La respuesta biológica a las estructuras de soporte NP PEDOT desarrollados se estudió con células madre in vitro y en modelos animales de lesión de la médula espinal in vivo. Informaron que se observó una excelente unión y crecimiento de células madre en las estructuras de soporte. Las pruebas mostraron una mayor migración de células axonales hacia el sitio de la lesión de la médula espinal, en el que se implantó la estructura de soporte NP PEDOT, así como niveles más bajos de cicatrización e inflamación que en el modelo de lesión que no tenía estructuras de soporte, según el estudio. Según el equipo de investigación, en general, estos resultados muestran el potencial de estos materiales para la reparación de la médula espinal.

“El impacto que tiene una lesión de la médula espinal en la vida de un paciente no es solo físico, sino también psicológico, ya que puede afectar gravemente la salud mental del paciente, lo que resulta en una mayor incidencia de depresión, estrés o ansiedad”, explicó la Sra. Serafin. “Por lo tanto, el tratamiento de las lesiones de la columna no solo permitirá que el paciente camine o se mueva de nuevo, sino que también le permitirá vivir su vida en todo su potencial, lo que hace que proyectos como este sean tan vitales para las comunidades médicas y de investigación. Además, el impacto social general al brindar un tratamiento efectivo para las lesiones de la médula espinal conducirá a una reducción en los costos de atención médica asociados con el tratamiento de los pacientes. Estos resultados ofrecen perspectivas alentadoras para los pacientes y se planean más investigaciones en esta área”.

“Los estudios han demostrado que el umbral de excitabilidad de las neuronas motoras en el extremo distal de una lesión de la médula espinal tiende a ser mayor. Un proyecto futuro mejorará aún más el diseño de las estructuras de soporte y creará gradientes de conductividad en el andamio, aumentando la conductividad hacia el extremo distal de la lesión para estimular aún más la regeneración de las neuronas”, agregó.

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