Reparación y regeneración de la médula espinal: un nuevo material consigue corregir las lesiones

Un nuevo y exclusivo material desarrollado en la Universidad de Limerick (Irlanda) ha demostrado ser muy prometedor para el tratamiento de las lesiones de la médula espinal (LME).

Según los investigadores, cuyo trabajo se ha publicado en la revista científica ‘Biomaterials Research’, se han sintetizado con éxito nuevos biomateriales híbridos desarrollados en forma de nanopartículas y basados en la práctica existente en el campo de la ingeniería de tejidos, para promover la reparación y la regeneración tras una lesión de la médula espinal.

Los investigadores utilizaron un nuevo tipo de material de andamiaje y un nuevo y exclusivo compuesto polimérico conductor de la electricidad para promover el crecimiento y la generación de nuevos tejidos que podrían hacer avanzar el tratamiento de las lesiones medulares.

«La lesión medular sigue siendo una de las lesiones traumáticas más debilitantes que puede sufrir una persona a lo largo de su vida, y afecta a todos los aspectos de su vida. Este trastorno debilitante provoca una parálisis por debajo del nivel de la lesión y, sólo en Estados Unidos, los costes sanitarios anuales de la atención a los pacientes con LME ascienden a 9.700 millones de dólares. Como actualmente no hay ningún tratamiento disponible, la investigación continua en este campo es crucial para encontrar un tratamiento que mejore la calidad de vida del paciente, y el campo de la investigación se orienta hacia la ingeniería de tejidos en busca de nuevas estrategias de tratamiento», ha comentado Maurice N Collins, uno de los líderes del estudio.

El campo de la ingeniería de tejidos pretende resolver el problema mundial de la escasez de órganos y tejidos donados, en el que ha surgido una nueva tendencia en forma de biomateriales conductores. Las células del cuerpo se ven afectadas por la estimulación eléctrica, especialmente las de naturaleza conductora, como las cardíacas o nerviosas.

El equipo de investigación describe el creciente interés por el uso de andamios electroconductores de ingeniería tisular que ha surgido debido a la mejora del crecimiento y la proliferación celular cuando las células se exponen a un andamio conductor.

«El aumento de la conductividad de los biomateriales para desarrollar este tipo de estrategias de tratamiento suele centrarse en la adición de componentes conductores, como los nanotubos de carbono, o de polímeros conductores, como el PEDOT:PSS, que es un polímero conductor disponible en el mercado que se ha utilizado hasta la fecha en el campo de la ingeniería de tejidos», ha resaltado la autora principal, Aleksandra Serafin.

Se logra una respuesta celular deseada

Por desgracia, persisten graves limitaciones a la hora de utilizar el polímero PEDOT: PSS en aplicaciones biomédicas. El polímero depende del componente PSS para poder ser soluble en agua, pero cuando este material se implanta en el cuerpo, muestra una pobre biocompatibilidad.

«Esto significa que, al exponerse a este polímero, el cuerpo tiene posibles respuestas tóxicas o inmunológicas, que no son ideales en un tejido ya dañado que estamos tratando de regenerar. Esto limita mucho los componentes del hidrogel que pueden incorporarse con éxito para crear andamios conductores», ha añadido la autora.

En el estudio se desarrollaron nuevas nanopartículas (NPs) de PEDOT para superar esta limitación. La síntesis de las NPs de PEDOT conductoras permite la modificación a medida de la superficie de las NPs para lograr la respuesta celular deseada y aumentar la variabilidad de los componentes del hidrogel que se pueden incorporar, sin la presencia necesaria de PSS para la solubilidad en agua.

«El impacto que la lesión medular tiene en la vida del paciente no es sólo físico, sino también psicológico, ya que puede afectar gravemente a su salud mental»

En este trabajo, se combinaron biomateriales híbridos compuestos por gelatina y ácido hialurónico inmunomodulador, un material que el profesor Collins ha desarrollado durante muchos años, con las novedosas NPs PEDOT desarrolladas para crear andamios electroconductores biocompatibles para la reparación selectiva de lesiones medulares.

Se llevó a cabo un estudio completo de las relaciones entre la estructura, las propiedades y la función de estos andamios diseñados 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, que fue llevada a cabo por Serafin durante un intercambio de investigación Fulbright con el Departamento de Neurociencia de la Universidad de California en San Diego (Estados Unidos), que fue socio del proyecto.

Impacto psicológico

«La introducción de las NPs PEDOT en el biomaterial aumentó la conductividad de las muestras. Además, las propiedades mecánicas de los materiales implantados deberían imitar el tejido de interés en las estrategias de ingeniería tisular, ya que los andamios de PEDOT NP desarrollados coinciden con los valores mecánicos de la médula espinal nativa», han explicado los investigadores.

La respuesta biológica a los andamios de PEDOT NP desarrollados se estudió con células madre in vitro y en modelos animales de lesión medular in vivo. Se observó una excelente fijación y crecimiento de las células madre en los andamios.

Las pruebas mostraron una mayor migración de células axonales hacia el lugar de la lesión medular, en el que se implantó el andamio de PEDOT NP, así como menores niveles de cicatrización e inflamación que en el modelo de lesión que no tenía andamio, según el estudio. En general, estos resultados muestran el potencial de estos materiales para la reparación de la médula espinal, de acuerdo con el equipo de investigación.

«El impacto que la lesión medular tiene en la vida del paciente no es sólo físico, sino también psicológico, ya que puede afectar gravemente a su salud mental, lo que se traduce en un aumento de la incidencia de la depresión, el estrés o la ansiedad. Por tanto, el tratamiento de las lesiones medulares no sólo permitirá al paciente volver a caminar o moverse, sino que le permitirá vivir su vida con todo su potencial, lo que hace que proyectos como éste sean tan vitales para las comunidades médica y de investigación. Además, la repercusión social general de proporcionar un tratamiento eficaz a las lesiones medulares supondrá una reducción de los costes sanitarios asociados al tratamiento de los pacientes. Estos resultados ofrecen perspectivas alentadoras para los pacientes y está previsto seguir investigando en este ámbito», ha remachado la investigadora.