ALTO DESEMPEÑO DE NUEVAS MATRICES DE FOSFATO CÁLCICO BIFÁSICO MICROMACROPOROSAS MBCP2000 PARA INGENIERÍA DE TEJIDO ÓSEO

X.Bourges1, M. Schmitt1, G. Daculsi2.

1 Biomatlante, ZA des 4 Nations, Vigneux de Bretagne France

2 INSERM U791, LIOAD, Faculté de Chirurgie Dentaire Nantes France

INTRODUCCIÓN

El desarrollo de cerámica de CaP para injertos óseos relacionados con una mejora en el control del proceso de re-absorción de biomateriales y sustitución ósea. Los biomateriales de injerto óseo son principalmente representados por hidroxiapatita cálcica, HA; fosfato tricálcico, TCSP; y CaP bifásico macroporoso, MBCP. El concepto basado en cerámica CaP biásica es logrado mediante un balance óptimo de la fase más estable de HA y TCP más soluble. El material es soluble y se disuelve gradualmente en el cuerpo, sembrando una nueva formación ósea al tiempo de liberar iones de Ca y P al medio biológico. Estas biocerámicas se utilizan principalmente para la reconstrucción ósea, y serán optimizadas especialmente para su combinación con médula ósea durante la cirugía o para ingeniería de tejido óseo utilizando células MADRE. Hemos optimizado las matrices en términos de sus propiedades psicoquímicas y cristalinas; para mejorar la colonización celular e incrementar el crecimiento interno cinético del hueso. La rápida colonización celular y reabsorción del material están asociados con la estructura de macroporos interconectados que aumentaron el proceso de sustitución de hueso para reabsorción. El contenido de microporos involucrado en la difusión de líquido biológico y las superficies de absorción apropiadas para la circulación de factores de crecimiento.

MATERIALES Y MÉTODOS

El Potencial de Acción Compuesto (CaP, en inglés) Bifásico Micromacroporoso Interconectado (MBCP2000™, CE123, fabricante: Biomatlante manufacturer) fue una mejora de la tecnología de macroporos desarrollada hace mucho tiempo1 para reemplazar el uso clásico de naftaleno. En poco tiempo, el CDA de apatita deficiente del CaP se asoció con una mezcla de partículas selectas de naftaleno y azúcar. Después de una compactación isostática, el bloque fue sinterizado de acuerdo a un proceso específico de sublimación/calcinación. La biocerámica obtenida fue caracterizada utilizando Rayos X, FTIR, microtomografía por rayos X, permeabilidad, microporosimetría de Hg, valores de superficie específica BET, pruebas mecánicas y pruebas de microscopio electrónico de barrido (SEM. Las muestras cilíndricas de 6 mm de diámetro y 8 mm de longitud fueron implantadas en la epífisis femoral de conejos de Nueva Zelanda y comparada contra MBCP™ clásico como referencia (12 conejos, 24 sitios de implantación). Después de 6 y 12 semanas, los implantes fueron procesados por histología y SEM utilizando un análisis de imagen.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La densidad fueron de 0.75 para MBCP2000 y 0.83 para MBCP. El tamaño de cristal es de 0.5 a 1.5 µm y la superficie específica fue de 1.6 y 1.7 m2/g para MBCP2000 y MBCP, respectivamente. La prueba de compresión mostró 4MPa y 6MPa para MBCP2000 y MBCP. La porosimetría de mercurio se indica en la tabla 1. 

El desempeño se debe a la distribución del tamaño de los poros, particularmente los mesoneros. La relación HA/TCP fue de 20/80 para MBCP2000 y de 60/40 para MBCP. FTIR confirma el alto nivel de pureza de HA y TCP sin carbonato. Posterior a la implantación, se observó un crecimiento interno óseo en los dos tipos de biocerámica, y un hueso recién formado reemplazó progresivamente el material bioactivo, seguido de una remodelación del hueso haversiano. Se observó un mayor crecimiento interno del hueso en los macroporos después de 6 semanas con MBCP2000. Después de 12 semanas, no se observó diferencia estadística alguna entre los dos tipos de implantes. No obstante, la tasa de absorción es mayor para MBCP 2000: 17% contra 12% a las 6 semanas, y 19% contra 17% después de 12 semanas (sin diferencia significativa).

El experimento in vivo indicó una mayor colonización celular por las células osteogénicas en MBCP2000 debido la asociación de esta estructura interconectada y microporosa con una mayor solubilidad. No obstante, debido al crecimiento interno óseo a costas del implante, este fenómeno es menos evidente posterior a una implantación de largo plazo. MBCP es una matriz más apropiada para la ingeniería de tejidos. La relación HA/TCP de 20/80 es también una combinación más eficiente con el cultivo de células MADRE y la expansión implantada en sitio sin hueso comparado con MBCP clásico2.

La cinética del crecimiento interno óseo por la colonización de células osteogénicas necesita desarrollarse dentro de los macroporos. Sin macroporos y mesoporos, los procesos bioactivos son incapaces de desarrollarse la parte profunda de los implantes. La asociación de disolución a niveles de cristales, la difusión del líquido biológico a los microrporos y la reabsorción por macrófagos y células osteoclásticas de los materiales en la superficie y dentro de los macroporos involucra una substitución ósea progresiva de los materiales por hueso real. Este es el proceso común de reabsorción/sustitución ósea de la cerámica de fosfato cálcico bifásico micromacroporoso.

CONCLUSIÓN

Las tecnologías porogénicas avanzadas para la manufactura de biocerámica de fosfato cálcico macroporoso involucró una mayor eficacia de dichas matrices para tecnologías quirúrgicas más relevantes como la combinación prequirúrgica con médula ósea o células MADRE expandidas in vitro para la ingeniería de tejido óseo. 1. M. Schmitt, PhD thesis Nantes University 2000 2. T. Livingston Arinzeh et al, Biomaterials 26 (2005) 3631-3 38