Nuevo material de injerto óseo combate el cáncer residual y resiste las infecciones

A pesar de la terapia multimodal, la supervivencia se ha estancado durante cuatro décadas. Las resecciones de preservación de extremidades cerca de estructuras vitales implican riesgo de recurrencia local e infección profunda, lo que puede llevar a la amputación y al fracaso del implante. Para ayudar a abordar este desafío, un equipo internacional ha desarrollado un injerto óseo sintético que ataca el cáncer residual, resiste a las bacterias y favorece la regeneración ósea.

El equipo del Royal Orthopaedic Hospital NHS Foundation Trust, la Universidad de Aston y el Instituto Tecnológico de Aeronáutica de Brasil desarrolló una versión de la matriz Bioglass 45S5 enriquecida con óxido de galio. El material multifuncional está diseñado para cirugías de salvamento de extremidades en las que los márgenes quirúrgicos se encuentran cerca de estructuras neurovasculares. Su objetivo es mejorar el control local de la enfermedad y, al mismo tiempo, favorecer la reparación ósea.

El material funciona como un sistema de liberación localizada de galio, al tiempo que libera iones de calcio, fosfato y silicio que favorecen la formación de hueso nuevo. En esta configuración, el andamiaje aborda directamente dos factores que contribuyen a los malos resultados tras la cirugía de tumores óseos: la enfermedad microscópica residual y la colonización bacteriana temprana. Según el equipo, las células óseas sanas toleran el estrés transitorio durante la exposición y se recuperan en cuestión de días gracias a sus defensas antioxidantes nativas.

Mediante secuenciación de alto rendimiento de ARN, los investigadores identificaron un mecanismo selectivo contra el cáncer. Las células de osteosarcoma y otras células óseas malignas sobreexpresan receptores de transferrina, lo que les lleva a internalizar de cuatro a ocho veces más galio que las células osteogénicas sanas. Dentro de las células tumorales, el galio actúa como el hierro, pero no puede participar en las reacciones redox esenciales, induciendo una depleción inmediata de hierro y un estrés oxidativo abrumador que desencadena vías de muerte celular apoptóticas y ferroptóticas.

El andamiaje también demuestra actividad antibacteriana relevante para las infecciones adquiridas en el hospital. La formulación óptima del vidrio con 5% de galio inhibió por completo el crecimiento del patógeno gramnegativo Pseudomonas aeruginosa. A medida que el vidrio se degrada, crea espacio para nuevo hueso, alineando el control de la infección con la regeneración estructural en el sitio quirúrgico.

El estudio fue publicado en línea en Engineered Regeneration.

“Este desarrollo nos lleva a nuevas fronteras tanto en terapias como en profilaxis contra las complicaciones más devastadoras de la cirugía de preservación de extremidades, específicamente la recurrencia local y la infección, que amenazan las extremidades y comprometen la supervivencia del paciente”, dijo Jonathan Stevenson, cirujano consultor de oncología ortopédica en el Royal Orthopaedic Hospital.