Un equipo multidisciplinario de investigadores del Instituto de Ciencias de la Vida Aplicadas (IALS) de la Universidad de Massachusetts Amherst ha desarrollado una técnica para replicar la complejidad del tejido óseo y los procesos de remodelación ósea. Este avance podría ayudar a los investigadores a profundizar en su estudio de la biología ósea y ayudar a mejorar el desarrollo de medicamentos para la osteoporosis.
El equipo desarrolló un modelo organoide de hueso trabecular que reproduce la complejidad extracelular esencial y los procesos celulares de las cavidades del hueso trabecular. El hueso trabecular, o hueso esponjoso, es un hueso ligero y poroso que encierra numerosos espacios grandes que le dan un aspecto en forma de panal o esponjoso.
Los huesos trabeculares son los "amortiguadores" del cuerpo, que transfieren cargas mecánicas desde la superficie articular al hueso cortical. Estos huesos tienen un contenido de calcio más bajo y más contenido de médula en comparación con el hueso cortical. La densidad ósea trabecular disminuye con el envejecimiento.
Este avance podría ayudar a los investigadores a ampliar el conocimiento de la biología ósea
La remodelación ósea es un proceso de por vida durante el cual se extrae tejido óseo maduro del esqueleto y se forma nuevo tejido óseo. Estos procesos también controlan el reemplazo de hueso después de una lesión y el microdaño que ocurre durante la actividad diaria normal.
El desarrollo óseo ocurre capa por capa cuando las primeras células formadoras de hueso depositan colágeno estructural que a su vez se mineraliza para convertirse en hueso duro. Este proceso se repite para remodelar y modelar el tejido óseo durante toda la vida.
Los científicos de la UMass tomaron huesos de bovinos de un matadero local, luego los limpiaron y cortaron en pequeños trozos que desmineralizaron en un proceso químico. Para reproducir el proceso de remodelación ósea, el equipo desarrolló un nuevo biomaterial, papel óseo desmineralizado, que imita la densa matriz estructural con secciones delgadas de hueso compacto bovino desmineralizado. Este material tiene un espesor y una superficie controlados. También es mecánicamente duradero y semitransparente.
MONITOREAR PROCESOS CELULARES
El papel óseo desmineralizado apoya los procesos de los osteoblastos y los osteoclastos, que son células que residen y funcionan exclusivamente en la superficie del hueso. Los osteoclastos son responsables de la resorción ósea envejecida y los osteoblastos son responsables de la formación de hueso nuevo.
El papel óseo sirve como una plantilla funcional sobre la cual los osteoblastos depositan rápidamente minerales estructurales, guiados por la estructura laminar del colágeno denso, y forman hueso osteoide que tiene una profundidad similar a la que se observa en un organismo vivo.
Además, la semitransparencia del material permite monitorear los procesos celulares en curso con microscopía fluorescente, y es delgado pero lo suficientemente resistente como para manipularlo fácilmente. El papel para huesos se puede producir en grandes cantidades: el equipo pudo producir más de 5.000 piezas de un fémur bovino.