New design proposal to mimic the joint structure between bone and hyaline cartilage

Resumen

En el diseño de dispositivos médicos existen numerosos casos en los que es necesaria la utilización de superficies bioactivas para lograr la integración óptima de un implante con el tejido que le rodea. La ingeniería de superficies propone diferentes soluciones, sin embargo, en determinadas aplicaciones, la obtención de una unión íntima entre el tejido y el implante aún es un reto clínico. En el presente trabajo, presentamos una técnica que permite la obtención de superficies biomiméticas en cualquier sustrato que pueda ser sometido a modificación por plasma. Como prueba de concepto, hemos aplicado la tecnología desarrollada en la obtención de un scaffold heterogéneo para la regeneración del tejido osteocondral, con un gran potencial para ser usado como terapia regenerativa. Uno de los grandes retos en la regeneración osteocondral, es lograr un grado elevado de semejanza con la estructura articular, desde el hueso subcondral hasta la superficie articular. Nuestra metodología permite la inmovilización de un hidrogel que imita el tejido cartilaginoso en la superficie de una plataforma bioceràmica, la cual reproduce el hueso. Ésta última, actuará como soporte mecánico y punto de anclaje al hueso subcondral, a la vez que proporcionará un reservorio de iones de calcio y fosfato que ayudarán en la creación del gradiente de dureza presente en las articulaciones. Así pues, en esta tesis hemos trabajado en el diseño de las diferentes partes que conformaran el scaffold. En primer lugar, para profundizar en la creación del gradiente de dureza, hemos estudiado la bioactividad de diferentes sustitutos óseos biocerámicos comerciales, los cuales son candidatos potenciales para ser utilizados en la construcción del scaffold. A continuación, hemos validado la viabilidad del recubrimiento polimérico obtenido por PECVD en sustratos biocerámicos y hemos demostrado como no compromete su bioactividad. Además, hemos demostrado como la modificación superficial permite la obtención de una interfaz estable, que no se altera por cambios fisiológicos, la cual permite el autoensamblaje del hidrogel. Los estudios in vitro realizados demuestran que la tecnología de inmovilización preserva la viabilidad celular, y que la formulación permite la migración celular además de proporcionar un entorno adecuado para la diferenciación condrogénica y osteogénica de células madre mesenquimales.