Durante siglos, las civilizaciones han utilizado materiales inorgánicos naturales por sus propiedades curativas percibidas. Los egipcios pensaban que el mineral de cobre verde ayudaba a la inflamación de los ojos, los chinos usaban cinabrio para la acidez de estómago y los nativos americanos usaban arcilla para reducir el dolor y la inflamación.
Avancemos hasta el día de hoy, y los investigadores de la Universidad Texas A&M todavía están descubriendo formas en que se pueden utilizar materiales inorgánicos para la curación.
En dos artículos publicados recientemente, el Dr. Akhilesh Gaharwar, profesor titular Tim y Amy Leach en el Departamento de Ingeniería Biomédica, y la Dra. Irtisha Singh, profesora asistente en el Departamento de Biología Celular y Genética, descubrieron nuevas formas en que los materiales inorgánicos pueden ayudar. Reparación y regeneración de tejidos.
El primer artículo, publicado en Acta Biomaterialia, explica que las vías celulares para la formación de huesos y cartílagos pueden activarse en células madre utilizando iones inorgánicos. El segundo artículo, publicado en Advanced Science, explora el uso de nanomateriales de base mineral, en particular nanosilicatos 2D, para promover la regeneración musculoesquelética.
“Estas investigaciones aplican métodos moleculares de vanguardia y de alto rendimiento para dilucidar cómo los biomateriales inorgánicos influyen en el comportamiento de las células madre y los procesos de regeneración de tejidos”, dijo Singh.
La capacidad de inducir la formación ósea natural promete mejoras en los resultados del tratamiento, los tiempos de recuperación de los pacientes y una menor necesidad de procedimientos invasivos y medicamentos a largo plazo.
“Mejorar la densidad y formación ósea en pacientes con osteoporosis, por ejemplo, puede ayudar a mitigar los riesgos de fracturas, fortalecer los huesos, mejorar la calidad de vida y reducir los costos de atención médica”, dijo Gaharwar. “Estos conocimientos abren perspectivas interesantes para el desarrollo de biomateriales de próxima generación que podrían proporcionar un enfoque de curación más natural y sostenible”.
Gaharwar dijo que el nuevo enfoque difiere de los métodos de regeneración actuales que se basan en moléculas orgánicas o de origen biológico y proporciona soluciones personalizadas para problemas médicos complejos.
“Uno de los hallazgos más importantes de nuestra investigación es la capacidad de estos nanosilicatos para estabilizar las células madre en un estado propicio para la regeneración del tejido esquelético”, dijo. “Esto es fundamental para promover el crecimiento óseo de manera controlada y sostenida, lo que representa un desafío importante en las terapias regenerativas actuales”.
Gaharwar planea seguir desarrollando biomateriales para aplicaciones clínicas. Utilizará biomateriales inorgánicos junto con técnicas de bioimpresión 3D para diseñar implantes óseos personalizados para lesiones reconstructivas.
“En la cirugía reconstructiva, particularmente para defectos craneofaciales, el crecimiento óseo inducido es fundamental para restaurar tanto la función como la apariencia, vital para funciones esenciales como masticar, respirar y hablar”, dijo. “La inducción de la formación ósea tiene varias aplicaciones críticas en ortopedia y odontología”.
La ex estudiante de posgrado en ingeniería biomédica, la Dra. Anna Kersey ’23, fue la autora principal del artículo publicado en Acta Biomaterialia y la estudiante de posgrado en ingeniería biomédica Aparna Murali fue la autora principal del artículo de seguimiento publicado en Advanced Science.
“Este enfoque no sólo conecta prácticas antiguas con métodos científicos modernos, sino que también minimiza el uso de terapias con proteínas, que conllevan el riesgo de inducir un crecimiento anormal de tejido y formaciones cancerosas”, dijo Gaharwar.
“En conjunto, estos hallazgos aclaran el potencial de los biomateriales inorgánicos para actuar como poderosos mediadores en la ingeniería de tejidos y estrategias regenerativas, lo que marca un importante paso adelante en este campo”.
Información adicional: Anna L. Kersey et al, Los iones inorgánicos activan reguladores genéticos específicos del linaje
