Investigadores de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) han desarrollado métodos que pueden conducir a una terapia eficaz y confiable para la enfermedad periodontal que promueve la regeneración de tejidos y encías con características biológicas y mecánicas que pueden ajustarse según las necesidades de tratamiento.
El tratamiento actual para la periodontitis incluye métodos para combatir infecciones, la aplicación de moléculas conocidas como factores de crecimiento que promueven el crecimiento del tejido y la regeneración guiada del tejido, que se considera el estándar óptimo de atención.
En la regeneración tisular guiada, una membrana o película delgada se coloca quirúrgicamente entre la encía inflamada y el diente. Las membranas, que vienen en formas biodegradables y no biodegradables, están destinadas a actuar como barreras entre la infección y las encías, así como un sistema de administración de fármacos, antibióticos y factores de crecimiento para el tejido de las encías.
Sin embargo, los resultados de la regeneración tisular guiada son inconsistentes. Las membranas actuales no pueden regenerar el tejido de las encías directamente o mantener su estructura y estabilidad cuando se colocan en la boca. La membrana tampoco puede soportar la administración prolongada de medicamentos, lo cual es necesario para ayudar a curar el tejido de las encías infectado. Además, las membranas no biodegradables requieren múltiples cirugías para su eliminación después de que se hayan liberado los medicamentos, lo que compromete la curación.
«Dadas las desventajas actuales de la regeneración tisular guiada, vimos la necesidad de desarrollar una nueva clase de membranas, que tengan propiedades de regeneración tisular y ósea junto con un recubrimiento flexible que pueda adherirse a una amplia gama de superficies biológicas», dijo Alireza Moshaverinia, DDS , MS, PhD, autor principal del estudio y profesor asistente de prótesis en la Escuela de Odontología de UCLA.
«También hemos descubierto una manera de prolongar la línea de tiempo de administración de medicamentos, que es la clave para una curación efectiva de las heridas», dijo Moshaverinia.
Los investigadores comenzaron con un polímero aprobado por la Administración de Alimentos y Medicamentos, una molécula sintética a gran escala comúnmente utilizada en aplicaciones biomédicas. Su superficie no es adecuada para la adhesión celular en el tratamiento periodontal, por lo que los investigadores introdujeron un recubrimiento de polidopamina.
Un polímero con excelentes propiedades adhesivas, el recubrimiento puede adherirse a superficies en condiciones húmedas. También acelera la regeneración ósea al promover la mineralización de la hidroxiapatita, que es el mineral que forma el esmalte dental y el hueso.
Después de identificar una combinación óptima para la nueva membrana, los investigadores utilizaron el electrospinning para unir el polímero con el recubrimiento de polidopamina. El electrospinning hace girar simultáneamente dos sustancias con cargas positivas y negativas y las fusiona para crear una sustancia.
Para mejorar las características estructurales de la superficie de la nueva membrana, los investigadores utilizaron plantillas de malla metálica junto con el electrospinning para crear diferentes patrones, o micro-patrones, similares a la superficie de una gasa o un waffle.
«Al crear un micropatrón en la superficie de la membrana, ahora podemos localizar la adhesión celular y manipular la estructura de la membrana», dijo el coautor principal Paul Weiss, PhD, presidente de la presidencia y distinguido profesor de química y bioquímica, bioingeniería, y ciencia e ingeniería de materiales.
«Pudimos imitar la compleja estructura del tejido periodontal y, cuando se colocó, nuestra membrana complementa la función biológica correcta en cada lado», dijo Weiss.
Para probar la seguridad y eficiencia de la membrana, los investigadores inyectaron modelos de rata con células madre humanas derivadas de la encía y células madre del ligamento periodontal humano. Luego, pasaron ocho semanas evaluando la degradación de las membranas y la respuesta del tejido.
Después de las ocho semanas, la membrana polimérica recubierta de polidopamina con patrón tuvo niveles más altos de ganancia ósea en comparación con los modelos sin membrana o con una membrana sin recubrimiento.
Para adaptarse a una amplia gama de aplicaciones médicas y dentales, los investigadores también descubrieron que agregar y restar diferentes agentes oxidantes o usar bases de polímeros más ligeros antes de pasar por el proceso de electrospinning puede ajustar la velocidad a la que sus membranas se degradan cuando se insertan en sus modelos. Esta capacidad para aumentar o disminuir las tasas de degradación ayudó a los investigadores a controlar el momento de la entrega de medicamentos a las áreas deseadas.
«Hemos determinado que nuestras membranas fueron capaces de frenar la infección periodontal, promover la regeneración ósea y tisular, y permanecer en el lugar el tiempo suficiente para prolongar el suministro de medicamentos útiles», dijo Moshaverinia.
«Vemos que esta aplicación se expande más allá del tratamiento de la periodontitis a otras áreas que requieren una curación de heridas acelerada y terapias prolongadas de administración de fármacos», dijo Moshaverinia.
A continuación, los investigadores evaluarán si sus membranas pueden liberar células con factores de crecimiento en presencia o ausencia de células madre. La investigación fue apoyada por una beca del Instituto Nacional de Investigación Dental y Craneofacial. El estudio fue publicado por ACS Nano.