Evaluación histológica y mediante microscopía electrónica de retrodispersión (M.E.R) de la suplementación de colágeno en soporte de cemento y microesferas de hidroxiapatita para mejorar su efecto osteoconductor

Abstract

La regeneración de hueso derivada de la pérdida de masa ósea se ha convertido en uno de los grandes desafíos de la medicina actual, siendo el autoinjerto de hueso esponjoso fresco el tratamiento modelo, debido principalmente a sus excelentes propiedades biológicas, que aseguran un aporte de células con potencial osteogénico, factores de crecimiento y componentes de la matriz extracelular que fomentarían la neoformación ósea. Sin embargo las desventajas de este tipo de injertos han determinado que la búsqueda de un material sintético que aporte o complemente estas propiedades y que, por lo tanto, sustente la regeneración ósea, sea actualmente una importante línea de investigación en la medicina regenerativa. Dentro de estos materiales, destaca el cemento de hidroxiapatita debido a su excelente biocompatibilidad, dada por una composición física y química similar a la fase mineral del hueso, lo que determina que al ser utilizada como injerto óseo genere una vía biomimética de neoformación ósea. Teniendo en cuenta, que en la naturaleza, la formación de los primeros indicios de mineralización ósea son construidos sobre un nanoesqueleto de colágeno, es que hemos definido como objetivo de nuestro estudio demostrar la mayor capacidad osteoconductora resultante de la adición de colágeno a un cemento de hidroxiapatita en un modelo biológico, mediante la utilización de dos tipos distintos de soporte de hidroxiapatita, que fueron el cemento óseo de hidroxiapatita propiamente tal y las microesferas de hidroxiapatita. Para ello se intervinieron 30 conejos neozelandeses blancos adultos, a los cuales se les practicó un defecto de 5 mm a nivel lateral de ambos cóndilos femorales, los que fueron, los cuales fueron divididos aleatoriamente en 5 grupos de acuerdo al tipo de relleno utilizado: cemento de hidroxiapatita, cemento de hidroxiapatita más colágeno, microesferas de hidroxiapatita, microesferas de hidroxiapatita más colágeno y por último se dejo un grupo control con el defecto vacío. La evolución de los implantes fue evaluada de manera clínica, radiográfica y mediante M.E.R., con un sistema semicuantitativo y por histomorfometría, en dos bloques de tiempo de 1 y 3 meses respectivamente. Paralelamente, se realizó una evaluación histológica con una evolución de 12 días de los grupos anteriormente definidos. Nuestros resultados demostraron que no existen diferencias estadísticamente significativas en la respuesta ósea entre la adición o no de colágeno al cemento de hidroxiapatita, sin embargo encontramos diferencias significativas con respecto a la presentación física de los materiales, obteniendo una mayor neoformación ósea en los grupos en que el cemento fue entregado en forma de microesferas con respecto al cemento entregado como masa.

Bone regeneration derived from bone loss has become one of the greatest challenges of modern medicine. Fresh autogenous cancellous bone grafts is the standard treatment due to its excellent biological properties that ensure a supply of cells with osteogenic potential, growth factors and extracellular matrix components that promote bone neoformation. However, the disadvantages of these grafts have currently made the search for a synthetic material that provides or supplements these properties and, therefore, supports the bone regeneration an important branch of research in regenerative medicine. Hydroxyapatite cement as a bone graft substitute outshines all other materials. Its high biocompatibility given by its physical and chemical composition, which resembles the mineral phase of the bone, generates a biomimetic path of new bone formation. Given that in nature, the formation of the first signs of bone mineralization are built on a collagen nanoskeleton, the objective of this study was to demonstrate the greater osteoconductive capacity resulting from the addition of collagen to hydroxyapatite cement in a biological model. This was achieved by the use two different types of hydroxyapatite: hydroxyapatite compact paste and hydroxyapatite microspheres. On 30 adult white New Zealand rabbits a 5mm defect was made on the lateral aspect of both femoral condyles. These defects were randomly divided into five groups according to the type of bone substitute material used: hydroxyapatite cement, hydroxyapatite cement with collagen, hydroxyapatite microspheres, hydroxyapatite microspheres with collagen and lastly no substitute filling as a control group. The evolution of the implants was assessed through clinical evaluation, X-rays, as well as Backscattered Scanning Electron Microscopy (BS-SEM) with a semi-quantitative system and histomorphometry in two time blocks: one and three months after surgery. In parallel, a histological evaluation was carried out, in all the previously mentioned groups, on day 12 of the investigation. The results revealed that there were no statistically significant differences between the bone response when using hydroxyapatite cement/microspheres with or without the addition of collagen. However; significant differences appeared regarding the physical presentation of the material used. Greater bone formation was present in the groups where the hydroxyapatite was applied as microspheres than in those with the paste form. Despite the results obtained, we consider necessary more experimental studies in vivo in order to confirm or reject the achievement of potential osteoconduction enhancement with the use of collagen in bone cements.