La biotecnología ha experimentado numerosos avances tecnológicos y científicos en las últimas décadas.

Sin embargo, el ser humano lleva utilizando biomateriales desde la antigüedad, concretamente, tejidos naturales (de plantas y animales) con el objetivo de reparar las heridas sufridas durante la caza, o durante la exploración del territorio. Los materiales utilizados para estos fines han ido cambiando a lo largo de los siglos, para que su uso fuera todavía más efectivo, hasta llegar actualmente a los polímeros sintéticos, metálicos, cerámicos o compuestos.
La ingeniería de tejidos es un área científica reciente y se basa en el desarrollo y la manipulación de implantes artificiales, tejidos fabricados en el laboratorio o células vivas que pueden reemplazar o estimular las áreas lesionadas del cuerpo.

¿Qué es un biomaterial?

Un biomaterial debe cumplir con varios criterios para poder ser considerado compatible para su uso en el cuerpo humano:

• Biocompatibilidad, para que no haya rechazo por parte del organismo;
• Esterilidad, para evitar infecciones;
• Osteoconductividad, para promover la adhesión celular y el crecimiento óseo;
• Biodegradabilidad, para una fácil integración en el cuerpo;
• Propiedades mecánicas apropiadas para la funcionalidad para la cual fueron diseñados;
• Ausencia de toxicidad;
• Facilidad de manipulación;
• Posibilidad de procesamiento a gran escala;
• Densidad similar a la de los tejidos biológicos.

¿Es posible la regeneración ósea mediante la ingeniería de tejidos?

El hueso es un tejido dinámico y vascularizado que crece, se renueva y permanece activo durante toda la vida del organismo, formando parte del aparato locomotor y funcionando como soporte del cuerpo.
Cuando hay una lesión ortopédica, debido a la capacidad del hueso para regenerarse, se pueden adoptar terapias conservadoras o técnicas quirúrgicas para reparar la lesión. Sin embargo, en ocasiones es necesario recurrir a la sustitución ósea, especialmente en casos de lesiones resultantes de traumatismos, procedimientos quirúrgicos y deformidades óseas congénitas.
Aunque el trasplante de tejido óseo se usa bastante, tiene algunas limitaciones: la posibilidad de rechazo y el riesgo de infecciones. Pero las técnicas utilizadas en la ingeniería de tejidos óseos han logrado superar estas limitaciones, siendo así una alternativa prometedora en el reemplazo óseo, en casos de irregularidades ortopédicas, neoplasias óseas, tratamiento de artrosis, estabilización de segmentos espinales y cirugía ortopédica y reconstructiva.

¿Cómo funciona la ingeniería de tejidos?

Todo el proceso se basa en el desarrollo de tejidos nuevos y funcionales, utilizando células vivas que se asocian con estructuras de soporte (scaffolds), que sirven como apoyo para el desarrollo del tejido. Se pretende que estas estructuras de soporte tengan las características ideales, en términos de biocompatibilidad, biodegradabilidad, resistencia mecánica, ambiente adecuado para la adhesión, proliferación y supervivencia celular, funcionando como una excelente estrategia para aumentar la capacidad de reparación y regeneración ósea.
Para estimular y mejorar los procesos de crecimiento celular, se agregan células óseas precursoras y factores de crecimiento a los scaffolds, junto con una vascularización capaz de facilitar el acceso a los nutrientes y al oxígeno necesarios para el crecimiento y el desarrollo saludable de estos nuevos tejidos.

¿Cuáles son los materiales más utilizados en la ingeniería de tejidos?

Los avances en la tecnología de biomateriales han acompañado a la investigación médica dedicada al estudio de lesiones ortopédicas. De este modo, se crearon tres generaciones de biomateriales:

Primera generación: materiales bioinertes
Surgieron a mediados de los años 60 y 70, con el objetivo principal de ser utilizados como implantes médicos. Con estos materiales se pretendía alcanzar propiedades (físicas y mecánicas) similares a las del tejido lesionado, sin una interacción nociva para el organismo huésped, es decir, ser bioinerte. Como ejemplos de materiales pertenecientes a esta generación: metálicos (acero inoxidable y titanio), cerámicos (alúmina y zirconia) y poliméricos (polipropileno y polimetilmetacrilato). Con los años, se descubrió que el uso de estos materiales provocaba la formación de una capa del tejido fibroso a su alrededor, lo que dificultaba la adhesión del implante al tejido receptor y, en consecuencia, su desprendimiento, lo que hace que su uso sea inviable.

Segunda generación: bioactivos y biodegradables
El avance de la biotecnología ha permitido mejorar la respuesta bioinerte de los materiales de primera generación y obtener una acción biológica específica. El objetivo era evitar la formación de la capa de tejido fibroso y mejorar la adhesión del material en el tejido receptor.
Como ejemplo de materiales bioactivos, tenemos vidrios bioactivos, cerámicos, vitrocerámicos y compuestos. Los materiales biodegradables incluyen polímeros sintéticos (policaprolactona, ácido poliláctico) u otros considerados naturales, como el quitosano y el ácido hialurónico.

Tercera generación: biomiméticos
Estos materiales fueron diseñados para aumentar las respuestas celulares específicas a nivel molecular, conciliando la bioactividad y la biodegradabilidad de la generación anterior, con la capacidad de estimular actividades y procedimientos celulares específicos. Es decir, en el desarrollo de matrices porosas compuestas de materiales biomiméticos.
La ingeniería de tejidos se dedica al desarrollo de estos materiales, con el objetivo de obtener características mecánicas apropiadas para el tejido del organismo y propiedades similares a las de la matriz extracelular ósea nativa del paciente.