Investigadores de la Universidad de Duke han desarrollado un nuevo sustituto de cartílago a base de gel que es más resistente y duradero que el cartílago natural.
El dolor de rodilla por el desgaste progresivo del cartílago, conocido como osteoartritis, afecta a casi uno de cada seis adultos en todo el mundo.
El sustituto a base de gel ofrece una manera para que los pacientes eviten un reemplazo de rodilla y puede proporcionar una opción de tratamiento más exitosa para quienes sufren de dolor de rodilla. El implante está siendo desarrollado y probado actualmente en ovejas por Sparta Biomedical, y los ensayos clínicos en humanos comenzarán en 2023.
En las pruebas, se encontró que el hidrogel era un 26 % más fuerte que el cartílago natural en tensión y un 66 % más fuerte en compresión. El equipo ha resuelto varios desafíos de diseño relacionados con la creación del implante, como unirlo a la articulación y lograr que se quede en su lugar, algo que los estudios anteriores no han podido lograr.
El método de unión del equipo consiste en cementar y sujetar el hidrogel a una base de titanio, que luego se presiona y se ancla en un orificio donde solía estar el cartílago dañado. El hidrogel imita la naturaleza suave, resbaladiza y acolchada del cartílago real y ofrece una opción de tratamiento más duradera y eficaz para quienes padecen dolor de rodilla.
El dolor de rodilla es una afección común para muchas personas, especialmente a medida que envejecen. El dolor puede ser causado por una variedad de factores, que incluyen lesiones, uso excesivo y afecciones como la osteoartritis. La osteoartritis afecta a casi uno de cada seis adultos en todo el mundo, con un total de 867 millones de personas. Es una afección progresiva que desgasta el cartílago que amortigua los extremos de los huesos y puede provocar dolor crónico, inflamación y rigidez.
Hay varias opciones de tratamiento disponibles para aliviar el dolor de rodilla, incluidos analgésicos de venta libre, fisioterapia e inyecciones de esteroides. Sin embargo, para algunos pacientes, estos tratamientos no son suficientes para brindar alivio y es posible que se requiera una cirugía de reemplazo de rodilla.
La cirugía de reemplazo de rodilla consiste en extraer el cartílago dañado y reemplazarlo con una articulación artificial hecha de metal o polietileno. Si bien esta cirugía puede tener éxito, es una operación importante que requiere meses de rehabilitación y puede conllevar riesgos, como infecciones y coágulos de sangre.
Es posible que pronto esté disponible una nueva opción para quienes sufren de dolor de rodilla, que podría proporcionar un tratamiento menos invasivo y más eficaz. Investigadores de la Universidad de Duke han desarrollado un sustituto de cartílago a base de gel que es más resistente y duradero que el cartílago natural. El equipo, dirigido por el profesor de química Benjamin Wiley y el profesor de ingeniería mecánica y ciencia de los materiales Ken Gall, publicó sus hallazgos en la revista Advanced Functional Materials .
El hidrogel está hecho de láminas delgadas de fibras de celulosa que se infunden con un polímero llamado alcohol polivinílico. Las fibras de celulosa actúan como las fibras de colágeno en el cartílago natural, dando fuerza al gel cuando se estira, mientras que el alcohol polivinílico ayuda a que regrese a su forma original. El material resultante es una sustancia gelatinosa que tiene un 60% de agua pero es sorprendentemente fuerte.
Los investigadores descubrieron que el hidrogel se puede presionar y tirar con más fuerza que el cartílago natural y es tres veces más resistente al desgaste. El cartílago natural puede soportar hasta 8,500 libras por pulgada de tirones y aplastamientos antes de romperse, mientras que la versión hecha en laboratorio puede soportar aún más. Es un 26% más fuerte que el cartílago natural en tensión y un 66% más fuerte en compresión.
Además de ser más fuerte, el hidrogel imita la naturaleza suave, resbaladiza y acolchada del cartílago real, protegiendo otras superficies articulares de la fricción cuando se deslizan contra el implante. Los investigadores probaron el desgaste del implante con el tiempo haciendo girar el cartílago artificial y el cartílago natural entre sí un millón de veces, con una presión similar a la que experimenta la rodilla al caminar.
Utilizando una técnica de escaneo de rayos X de alta resolución llamada tomografía micro computarizada, los científicos encontraron que la superficie del cartílago implantado permaneció suave e intacta después del millón de rotaciones, lo que indica que tenía un desgaste mínimo.
Los investigadores quedaron encantados con los resultados de sus pruebas, ya que sugirieron que el implante podría durar muchos años sin necesidad de ser reemplazado. Sin embargo, sabían que serían necesarias más pruebas para confirmar sus hallazgos y garantizar que el implante fuera seguro y efectivo para su uso en humanos.
Con este fin, el equipo comenzó a planificar una serie de estudios en animales para evaluar la seguridad y eficacia a largo plazo del implante. También comenzaron a explorar posibles asociaciones con empresas de dispositivos médicos para ayudar a llevar su tecnología al mercado y ponerla a disposición de los pacientes que la necesitaban.
A medida que se difundió la noticia del avance, el equipo de investigación recibió numerosos elogios y premios por su trabajo. Incluso fueron invitados a presentar sus hallazgos en conferencias y simposios internacionales, donde compartieron sus conocimientos con otros investigadores y profesionales médicos.
A pesar del reconocimiento que recibieron, los investigadores se mantuvieron enfocados en su objetivo final: desarrollar un implante seguro y efectivo que pudiera ayudar a mejorar la vida de las personas con osteoartritis de rodilla. Y con cada nuevo estudio y experimento, se acercaron un paso más a lograr ese objetivo.