BIOMATERIALES
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En el caso de los huesos, para ser capaz de regenerarlos es importante
entender su estructura. El hueso es un
material natural compuesto,
formado
fundamentalmente por colágeno (material orgánico) y carbonato hidroxiapatita
(material inorgánico). El colágeno, es una triple hélice de cadenas de proteínas
que tiene alta resistencia a la tracción y a la flexión y proporciona una matriz
orgánica al mineral óseo, que es un fosfato de calcio nanocristalino y el
responsable de proporcionar al hueso rigidez y resistencia a la compresión.
Existen principalmente dos tipos de hueso: cortical y trabecular. El hueso
cortical, también llamado hueso compacto, es una estructura densa, con alta
resistencia mecánica. El esponjoso o hueso trabecular es menos denso y más
débil en comparación con el hueso cortical, debido a su estructura porosa. Esta
muy vascularizado y con frecuencia contiene la médula ósea roja, donde la
producción de células sanguíneas se lleva a cabo.
La dificultad para proporcionar en andamios tridimensionales una
adecuada vascularización para la oxigenación de los tejidos recién formados es
un inconveniente para la regeneración.
La cantidad de oxígeno necesaria para la supervivencia celular se limita
a una distancia de difusión de entre 150 y 200 micras de los vasos sanguíneos
que irrigan, por lo que el éxito de los nuevos tejidos 3D depende de forma
importante de la angiogénesis.
Las últimas tendencias en ingeniería de tejido óseo se centran en su
regeneración en lugar de su sustitución, por lo que es importante entender el
mecanismo de formación del hueso, llamado osteogénesis.
La formación de tejido óseo es un proceso complejo, donde la matriz
extracelular de colágeno mineralizable la producen los osteoblastos. Segregan
colágeno tipo I, que se mineraliza formando una estructura de
carbonatohidroxiapatita-colágeno. El hueso modifica su estructura y se forma
constantemente en respuesta al entorno de carga local en el cuerpo. Este
proceso se denomina remodelación ósea, y se lleva a cabo por dos tipos de
células: los osteoblastos y los osteoclastos. Los osteoblastos son los
responsables de la formación de la matriz ósea, mientras que los osteoclastos
son capaces de degradar la matriz mineralizada, es decir, el hueso viejo
