Imitan el proceso de formación de huesos en el laboratorio

No estamos lejos de sintetizar huesos en una biofábrica. Investigadores de la Universidad Tecnológica de Eindhoven han logrado imitar el proceso de formación de los huesos en el laboratorio, así como la visualización del proceso en detalle. Los resultados serán publicados en la edición de diciembre de la revista científica Nature Materials.

El tejido óseo consiste en fibras de colágeno en los que el fosfato de calcio se deposita en forma de nanocristales. Un equipo del Departamento de Ingeniería Química de las Universidades de Eindhoven y de de Illinois fueron capaces, en el laboratorio, de simular el crecimiento de fosfato de calcio en el interior del colágeno, al igual que sucede en el cuerpo humano.

Durante mucho tiempo se pensó que el colágeno era sólo una plantilla para la deposición del fosfato de calcio, y que la formación del hueso era controlado por biomoléculas especializados. Sin embargo, las imágenes tomadas por los investigadores demuestran que las fibras de colágeno controlan el proceso de formación de los minerales y por lo tanto la formación ósea directa. Las biomoléculas han demostrado tener un papel diferente en el proceso de mineralización: mantener el fosfato de calcio en la solución hasta que se inicie el crecimiento de los minerales.

El equipo logró visualizar este proceso utilizando un microscopio electrónico único, el cryoTitan. Este microscopio permitió a los investigadores investigar las muestras que fueron congeladas rápidamente, de modo que el proceso podría ser detenido y visto paso a paso. El cryoTitan tiene una resolución extremadamente alta, e incluso pueden distinguir átomos individuales.

Un instituto de investigación italiano ya está desarrollando nuevos implantes de hueso sobre la base de los conocimientos adquiridos por los investigadores ya que el grupo no tiene la intención de dar este paso hacia la producción: “Hemos dado un gran paso adelante en el ámbito de la formación del hueso, pero nuestro interés se centra en la comprensión, no la producción.”

Los nuevos conocimientos adquiridos sobre la formación del hueso han abierto la puerta a una nueva área de investigación para el grupo. El grupo confía en que los mismos principios se pueden utilizar para realizar diversos tipos de nanomateriales. Ya están empezando en la magnetita, un material magnético que puede ser utilizado como marcador biológico o para el almacenamiento de datos. Pero sus ambiciones van más lejos. “Estamos seriamente convencido de que podemos hacer todo tipo de materiales a partir de estos principios,” dijeron los autores.

Referencia

Fabio Nudelman, Koen Pieterse, Anne George, Paul H. H. Bomans, Heiner Friedrich, Laura J. Brylka, Peter A. J. Hilbers, Gijsbertus de With, Nico A. J. M. Sommerdijk. The role of collagen in bone apatite formation in the presence of hydroxyapatite nucleation inhibitors. Nature Materials, 2010; DOI: 10.1038/nmat2875

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Francisco P. Chávez Profesor Asistente, Laboratorio de Microbiología Molecular y Biotecnología Departamento de Biología Facultad de Ciencias Universidad de Chile

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Francisco P. Chávez Ph.D
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