Es conocido el dicho de que “para todo en la vida hace falta un equilibrio”, algo que en ningún caso es más cierto que en el cuerpo humano. Si tomamos la boca, por ejemplo, es tan fundamental un equilibrio bacteriano adecuado para mantener una buena salud oral como lo es el existente entre la altura y la constitución estructural del hueso alveolar para mantener los dientes saludables.
Si bien sabemos que los problemas periodontales y las enfermedades asociadas a los implantes pueden reducir la altura del hueso alveolar, lo que quizá no está tan bien documentado son las alteraciones estructurales del propio hueso. Esta es claramente una mala noticia para los dentistas, especialmente a la hora de crear un entorno propicio para la regeneración ósea.
Ingeniería de tejidos óseos: el principal objetivo
Es obvio que uno de los objetivos de la ingeniería de tejidos óseos, tanto naturales como sintéticos, siempre ha sido restaurar por completo el equilibrio de los tejidos celulares para que cualquier restauración con uso de implantes y/o los dientes naturales restantes tenga las máximas probabilidades de éxito. Sin embargo, cada defecto alveolar trae consigo su propio conjunto de problemas particulares que es preciso solventar. No sólo eso: cualquier disparidad de ubicación o dimensiones de un defecto alveolar concreto puede estar compuesta a su vez por factores ambientales y propios del paciente, algo que se añade a los muchos desafíos a los que ya hay que hacer frente.
Una vez dicho esto, en los últimos años se han hecho grandes esfuerzos para establecer métodos fiables y predecibles con capacidad para estimular la regeneración ósea en hueso alveolar defectuoso. Tales han sido estos esfuerzos que los campos de la ingeniería tisular y/o la medicina regenerativa están abriendo nuevas y emocionantes vías en las especialidades de regeneración periodontal, construcción de arco alveolar y regeneración de los tejidos que rodean al implante. Teniendo esto presente, vamos a examinar más de cerca algunas de las terapias y biomateriales que están abriendo camino.
Nanotecnología
Esta área de la ciencia lleva muy poco tiempo participando en el mundo de la ingeniería tisular/medicina regenerativa. Aunque se hayan utilizado biomateriales para estimular células (ya sea in vitro o in vivo) desde hace varios años, la emocionante incorporación de la nanotecnología (especialmente la nanotopografía aplicada a la diferenciación celular, comportamiento celular y restauraciones 3D mejoradas) está demostrando ser todo un éxito. Por ejemplo, los andamios de nanofibras diseñados para imitar las estructuras naturales de la dentina han demostrado aumentar la proliferación de células madre de pulpa dental, tal y como demuestra un reciente experimento llevado a cabo por Qu et al.
Además, las medicinas nano-resolutivas diseñadas para combatir la inflamación/pérdida ósea inducida demostraron producir un aumento de la formación ósea al realizar pruebas.
A pesar de este éxito, la ingeniería tisular/medicina regenerativa (también conocida como TE/RM por sus siglas en inglés) representa un desafío considerable para los organismos reguladores mundiales, como la Food and Drug Administration (FDA) de Estados Unidos o la Agencia Europea de Medicamentos (AEM). Esto es debido a que es necesario evaluar los diferentes enfoques de la TE/RM en todas las posibles vertientes de tejidos, productos biológicos, fármacos y dispositivos médicos antes de que puedan ser aprobados clínicamente y puestos a disposición del público, aunque hasta la fecha ya se han aprobado y hay disponibles 28 productos de esta naturaleza, con lo que están haciéndose avances.
Terapias con células madre
En lo referente a la ingeniería tisular, las técnicas celulares como la recolección, el cultivo o la incorporación de células están demostrando prometedores resultados. Tanto los fibroblastos de los ligamentos periodontales como los cementoblastos y las células de los folículos dentales han demostrado la capacidad de mineralizarse in vitro y promover la regeneración periodontal.
Aunque las células madre pluripotentes inducidas son capaces, mediante la terapia genética, de reprogramar células en un estado pluripotente o multipotente, otras fuentes celulares, como las células derivadas del periostio, son consideradas menos invasivas por los pacientes.
Por último, numerosos ensayos clínicos han demostrado que las células madre mesenquimales presentan cierto número de propiedades inmunes que promueven un entorno regenerativo. Todos ellos han demostrado ser candidatos tan sólidos como sostenibles para la regeneración de tejidos, sin embargo, se siguen haciendo investigaciones en este campo revolucionario en aras de obtener mayor evidencia.
Terapia genética
El uso de células modificadas genéticamente para liberar dosis específicas de proteína bioactiva promotora del crecimiento óseo es otra tecnología emergente. Conocida como terapia genética, se administra por medio de una diversidad de técnicas, entre ellas:
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Administración sistémica: Un ultrasonido o pistola genética empuja los genes modificados a través de la piel para liberarlos en las áreas correctas.
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Administración directa: Una inyección de ADN en el tejido muscular o microinyecciones en células individuales; y la más reciente…
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A través de micro ARN: Microgenes no codificadores utilizados para regular y controlar un gen objetivo, para por ejemplo regular o inhibir la diferenciación osteoblástica
Esta última está dando muy buenos resultados en el mundo de la reparación del hueso alveolar
Impresión 3D
La impresión tridimensional (3D printing) utiliza una función de impresión de inyección de tinta y es capaz de producir matrices extracelulares (ECM) que a su vez ofrecen un control de alta precisión sobre la deposición bioactiva de moléculas.
Hasta la fecha se han imprimido proteínas, péptidos, plásmidos de ADN y células vivas, y además, la tecnología 3D printing ha producido un modelo de cultivo celular tridimensional para la generación de matrices extracelulares en andamios, acelerando con ello el proceso de crecimiento.
Se está investigando más la tecnología 3D printing, especialmente en relación con la formación de estructuras tisulares más complejas, como el tejido de características periodontales o la reparación periodontal, aunque los primeros resultados son muy prometedores.
Interfaces biohíbridas
A pesar de que la superficie de los implantes dentales modernos sea tratada para promover el proceso de integración ósea, está bien documentada su necesidad de rigidez completa para poder crear una plataforma super fuerte. Cualquier movimiento del hueso o el implante durante este periodo puede hacer que esto fracase. Por ello, no se somete a restauraciones con implantes a los pacientes jóvenes con una estructura ósea en crecimiento que tengas problemas ortodóncicos. La respuesta en este caso podría ser una interfaz biohíbrida.
Estas interfaces están formadas por un implante con superficie tratada que se rodea de tejidos foliculares dentales embrionarios que están diseñados para adaptarse al hueso si este crece o se mueve, actuando en el mismo sentido que el tejido conectivo fibroso que une el cemento dental al hueso alveolar.
Esto podría ofrecer una solución prometedora en una amplia diversidad de situaciones clínicas. De hecho, los primeros resultados han mostrado señales de regeneración del cemento, PDL y hueso alveolar, además de una función fisiológica completa en algunos casos.
¿Dónde nos deja esto entonces en la actualidad?
A pesar de los grandes avances realizados durante los últimos años en los campos de la ingeniería tisular y la medicina regenerativa, sigue habiendo camino que recorrer antes de lograr obtener un grupo de modelos clínicamente aceptados con resultados predecibles. Para poder alcanzar los métodos de mejores prácticas, es necesario tener en cuenta los siguientes elementos clave:
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La carga oclusal/influencia biomecánica de los tejidos recién regenerados
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Efectos de las cargas microbianas y el desequilibrio de la contaminación
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Compatibilidad 3D definitiva consistente con la topografía periodontal original
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Señales celulares apropiadas capaces de captar y dirigir poblaciones celulares para fomentar la respuesta tisular regenerativa.
A pesar de los campos de estudio variables y de las complejidades a las que deben hacer frente, todas estas nuevas tecnologías se combinan en aras de un objetivo común: la disponibilidad de opciones de tratamiento asequibles y adaptadas al paciente con un máximo de funcionalidad y una estética óptima. Una vez conseguido esto, se convierten en una auténtica revolución del sector que podría cambiar las vidas de muchas personas.
Siguiendo esta línea de investigación, Mimetis Biomaterials desarrolla una tecnología única de impresión 3D de hueso (3D printing). Más información aquí.
