Un grupo de científicos demuestra que los hidrogeles de poliacrilato crean el soporte y microambiente adecuado para el crecimiento y mantenimiento de células del cartílago (condrocitos), y podrían ser candidatos óptimos para su uso en clínica.

Los tratamientos para las lesiones o la degeneración del cartílago siguen siendo un desafío, por lo que constantemente se investigan nuevas alternativas basadas en la combinación de terapia celular y andamios 3D como soporte de estas células. Estas terapias han surgido como un nuevo enfoque prometedor para el tratamiento de estas lesiones.

Un equipo internacional de científicos, liderado por la Universidad de Granada (UGR), ha diseñado un novedoso hidrogel, gracias a la tecnología de microarrays de polímeros, que ayuda a regenerar con éxito el cartílago.

Los investigadores evaluaron la capacidad de adhesión y viabilidad de condrocitos sanos extraídos de pacientes con artrosis de rodilla (osteoartritis) sobre 380 polímeros diferentes de poliacrilato y poliuretano. De estos 380 polímeros, seleccionaron los 10 que presentaron mejores propiedades para facilitar la adhesión y viabilidad de este tipo celular en concreto, y realizaron estudios para evaluar la capacidad de estos 10 polímeros para mantener el potencial de los condrocitos para producir matriz de cartílago en cultivos a largo plazo.

El polímero de poli (metilmetacrilato-co-metacrilato) fue el que mostró mejores características biológicas y químicas, por lo que se usó para sintetizar hidrogeles para ser utilizados como matrices 3D. El análisis y caracterización de la morfología ultra-estructural, la microestructura, y las pruebas mecánicas de este nuevo hidrogel mostraron que poseía las características adecuadas para generar un soporte que mimetice el ambiente que necesitan los condrocitos en el cartílago.

Además, la caracterización biológica de este material demostró que es capaz de generar el nicho apropiado para el crecimiento en número de los condrocitos manteniendo sus características intactas en el cultivo a largo plazo en el laboratorio. Esto fue demostrado por la alta expresión de genes característicos de condrogénesis como el colágeno tipo 2, Sox9 y el agrecano, y no solo eso, sino que además estos condrocitos proliferaron colonizando todo el hidrogel y produjeron una matriz extracelular rica en proteoglicanos, similar a la matriz que producen en el cartílago nativo.

Estudios posteriores en ratones confirmaron el gran potencial de este poliacrilato. La implantación del hidrogel en ratones inmunocompetentes demostró que el material es totalmente biocompatible, y no genera ningún rechazo por el organismo, y las células del ratón colonizaron el hidrogel y secretaron matriz extracelular.

Además, la implantación del hidrogel que previamente había estado en cultivo con condrocitos de los pacientes durante 21 días, puso de manifiesto que, tras ser recuperado de los ratones, los condrocitos seguían manteniendo su viabilidad, proliferando, y expresando los genes de condrogénesis y produciendo la matriz típica de cartílago anteriormente mencionada.

Referencia

A soft 3D polyacrylate hydrogel recapitulates the cartilage niche and allows growth-factor free tissue engineering of human articular cartilage.

Jiménez G, Venkateswaran S, López-Ruiz E, Perán M, Pernagallo S, Díaz-Monchón JJ, Canadas RF, Antich C, Oliveira JM, Callanan A, Walllace R, Reis RL, Montañez E, Carrillo E, Bradley M, Marchal JA*.

Acta Biomater. 2019 May;90:146-156. doi: 10.1016/j.actbio.2019.03.040.