211service.com
Restaurar las rodillas dañadas
Carson Palmer, el mariscal de campo titular de los Cincinnati Bengals, fue un contendiente al Jugador Más Valioso de la NFL en 2005 hasta que sufrió un desgarro en el ligamento cruzado anterior (LCA), la estructura de soporte principal de la rodilla, que comúnmente se lesiona en los deportes. Por lo general, se requiere reconstrucción quirúrgica para reparar el ligamento, pero los métodos actuales continúan requiriendo un tiempo de recuperación significativo, durante el cual el paciente puede sufrir una pérdida de fuerza y función. Ahora, investigadores de la Universidad de Virginia han diseñado una nueva tecnología de reemplazo de LCA mediante un proceso de trenzado de fibra polimérica en 3-D. Es el primer diseño de andamio sintético que demuestra una regeneración y curación de tejido excepcional, y podría conducir a una tecnología prometedora de reemplazo de ligamentos.
Nuestro objetivo era regenerar el ACL utilizando principios de diseño clásicos de ingeniería y material que tiene propiedades mecánicas que imitan el ACL natural, dice Cato Laurencin , líder del equipo y presidente del Departamento de Cirugía Ortopédica de la Universidad de Virginia. Su equipo descubrió que podía utilizar su sistema de polímero sintético recientemente desarrollado con células de LCA para reconstruir el ligamento y producir tejido neoligamento. Cualquier solución que pueda idearse para acelerar la curación y la función a largo plazo es muy importante para los pacientes, dice Laurencin.
El tratamiento quirúrgico actual requiere que un cirujano ortopédico extraiga el ligamento cruzado anterior desgarrado y lo reemplace con un ligamento nuevo hecho de tejido de autoinjerto, que se extrae del tejido sano del propio paciente (generalmente de una tira de tendón debajo de la rótula o el tendón de la corva), o de tejido de aloinjerto, que se extrae de un cadáver. Para hacer esto, se perforan orificios en los lugares de la tibia y el fémur donde se une el LCA, y el nuevo ligamento se pasa a través de los orificios y se mantiene en su lugar con tornillos. Tanto si se utiliza tejido de autoinjerto como de aloinjerto, el tratamiento requiere un tiempo de curación prolongado que varía desde, según la gravedad del desgarro, de seis meses a un año, durante el cual el paciente podría tener que usar un aparato ortopédico o muletas y someterse a fisioterapia. Palmer pasó los dos últimos de casi seis meses de rehabilitación haciendo de cuatro a seis horas de trabajo de fuerza y flexibilidad al día con un entrenador de rendimiento. Esto resultó en que se recuperara aproximadamente en un 80 por ciento al comienzo del campo de entrenamiento de fútbol.
Varios grupos han explorado andamios similares a ligamentos utilizando fibras de colágeno, seda y materiales compuestos, pero con un éxito limitado. Simplemente no se ha realizado un trabajo muy exitoso sobre los ligamentos de ingeniería de tejidos, dice Robert Langer , profesor de ingeniería química y biológica en el MIT. Este [el trabajo del equipo de Laurencin] es un descubrimiento muy significativo. No he visto a nadie hacer lo que hace con los ligamentos antes.
El reemplazo de LCA desarrollado por el equipo de Laurencin utiliza un polímero biocompatible clínicamente probado y aprobado por la FDA, polyL-lactide (PLLA), que se usa con frecuencia en sistemas de administración de medicamentos, dispositivos biomédicos, placas óseas y suturas. El equipo de Laurencin usa el polímero para estabilizar la rodilla, mientras que el andamio promueve la regeneración de nuevo tejido de ligamentos. El polímero es un material absorbible: sus propiedades mecánicas y su masa disminuyen con el tiempo y de una manera que permite una respuesta biológica favorable.
El diseño del andamio sintético permite la disolución gradual del material sintético y promueve el crecimiento óptimo de las células del ligamento para la formación de un neoligamento, explica Laurencin. Utilizando un proceso al que se refiere como trenzado de fibra polimérica 3-D, el equipo de investigadores fabricó un andamio 3-D trenzando las fibras del polímero PLLA. Este método permite a las células maniobrar de manera eficiente alrededor del material sintético y producir fibras de colágeno y vasos sanguíneos frescos mucho más rápido que los métodos actuales. Trenzar el ligamento también le da fuerza a la estructura.
Para evaluar los ligamentos de nueva bioingeniería, el equipo de Laurencin realizó un estudio, publicado en la edición del 27 de febrero de procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , utilizando sujetos de conejo. El estudio probó dos tipos de andamio: uno sembrado con células de las LCA de los conejos y otro que constaba únicamente del material sintético. El equipo reemplazó quirúrgicamente el ligamento cruzado anterior desgarrado de cada conejo con uno de los dos tipos de andamios, utilizando el mismo procedimiento quirúrgico que se usaría en humanos. Cada andamio fue diseñado para ser ligeramente más pequeño que el LCA de conejo original para permitir que se produzca la regeneración del tejido: crecimiento de tejido en la porción intraarticular o articular y crecimiento celular en la porción del andamio adherida al hueso.
El estudio se realizó con 32 conejos examinados a las 4 y 12 semanas, el comienzo y el final del período crucial de curación. Laurencin consideró notables los resultados para el andamio sembrado, quien dice que dentro de las 48 horas posteriores a la cirugía, los conejos caminaban normalmente. El estudio reportó infiltración celular y de colágeno en el implante a las 4 semanas, ya las 12 semanas las células en el borde del andamio habían generado fibras de colágeno para la formación de un nuevo ligamento. Además de demostrar un tiempo de recuperación más rápido y a corto plazo, el neoligamento mostró suficiente resistencia mecánica.
Esta es la primera matriz de tejido para LCA que demuestra una formación de neoligamento tan sustancial, en términos de vascularización y formación de colágeno, dice Laurencin. Esto brinda la esperanza de poder regenerar el LCA en humanos y, con suerte, allanará el camino para nuevos paradigmas de tratamiento de los pacientes.
Aunque los hallazgos preliminares de Laurencin son prometedores, algunos de los conejos en el grupo sin semillas, y casi todos los conejos en el grupo sin semillas, sufrieron rotura de ligamentos, posiblemente porque los conejos, a diferencia de los humanos, no se adhieren a un programa de fisioterapia, ni ¿Están acostumbrados a proteger sus ligamentos? Laurencin planea continuar monitoreando a los conejos y realizará un estudio de seguimiento con animales más grandes y, eventualmente, humanos.
Para atletas como Palmer, el sistema podría ser la diferencia entre tener una gran carrera y una mediocre.