Degradation, water uptake, injectability and mechanical strength of injectable bone substitutes composed of silk fibroin and hydroxyapatite nanorods

Degradación, absorción, inyectabilidad y resistencia mecánica de sustitutos óseos inyectables compuestos de fibroína y nanobarras de hidroxiapatita

Los sustitutos óseos inyectables son materiales compuestos que tienen la propiedad de dejarse extruir a través de un dispositivo; constan de una fase sólida inmersa en una matriz que permite el fácil movimiento del componente sólido, y tienen como ventaja permitir su aplicación in situ sin necesidad de recurrir a técnicas quirúrgicas invasivas, garantizando una buena recuperación; razón por la que son considerados una buena alternativa para reemplazar las técnicas convencionales para la reparación de defectos óseos, las cuales incluyen, principalmente, el uso de aloinjertos y autoinjertos, que generan una serie de reacciones adversas y tienen desventajas tanto para el médico como para el paciente. En Colombia no se encuentran reportes acerca del desarrollo de sustitutos óseos; esto genera la necesidad de investigar un material compuesto que tenga potencial aplicación como sustituto óseo inyectable. En la presente investigación se fabricaron sustitutos óseos de hidroxiapatita –fosfato de calcio que mayor similitud presenta con el tejido óseo–, sintetizada en nanobarras, con tamaño y forma similar a como se dispone naturalmente en el hueso; y la fibroína de seda extraída de los capullos del gusano Bombyx mori, como polímero natural de naturaleza proteica con altas propiedades mecánicas y excelente biocompatibilidad. Los materiales fabricados se caracterizaron por degradación en solución fisiológica a temperatura corporal, absorción de agua, inyectabilidad y resistencia mecánica. Los sustitutos óseos fabricados presentaron buenas propiedades de degradación y absorción, una inyectabilidad aproximada del 97 % y baja resistencia mecánica, mostrando propiedades promisorias para usarse como sustituto óseo inyectable.

I. INTRODUCCIÓN

En todo el mundo, los defectos óseos representan un problema de salud común, generalmente causado por diversas enfermedades, fracturas o problemas congénitos que requieren diferentes técnicas de reparación ósea para solucionarlos. En la actualidad, se utilizan clínicamente numerosos tipos de injertos, clasificados según su origen: autoinjertos del mismo paciente, aloinjertos de la misma especie, xenoinjertos de otras especies, como el hueso bovino desproteinizado, y sustitutos óseos aloplásticos de fabricación sintética [1-3].

Los autoinjertos presentan ventajas de biocompatibilidad y excelentes propiedades osteogénicas. Sin embargo, tienen desventajas en cuanto al lugar de extracción, que suele ser en la cresta ilíaca u otros huesos como la tibia y el fémur; esta extracción implica una doble cirugía, aumento del dolor, morbilidad del lugar de extracción y cantidad de hueso disponible según la cantidad de tejido necesario para corregir el defecto [1,2]. Los aloinjertos proporcionan propiedades de biocompatibilidad, diferentes opciones de reconstrucción y sustitución de piezas óseas.