Osteogénesis inducida por un biomaterial a base de quitosano (3-glicidoxipropil)trimetoxisilano y sílice en conejos

Abstract

Introducción: Los biomateriales sintéticos obtenidos mediante ingeniería tisular ofrecen alternativa al uso de injertos autógenos y heterólogos para la reparación de defectos óseos de diferente etiología, si bien aún no existe el material ideal para este fin. El gel a base de quitosano (CS) (3-glicidoxipropil)trimetoxisilano (GPTMS) y sílice ha demostrado su eficacia en estudios experimentales desde el punto de vista biomecánico y osteointegración in vitro. Objetivo: Demostrar que el aerogel híbrido a base de CS-GPTMS-sílice es eficaz y seguro en el tratamiento de defectos óseos en el hueso sometido a carga en el conejo. Material y método: Se ha realizado un estudio experimental comparativo en 12 conejos adultos Nueva Zelanda, mediante osteotomía en ambos radios como caso (osteotomía y colocación del biomaterial) y control contralateral (osteotomía y colocación del mismo hueso extraído), ambas fijadas con placa y tornillos. A las 10 semanas se realizó la eutanasia de los animales y el estudio histológico de la zona quirúrgica. Resultados: En todos los animales la cicatrización de la herida fue correcta y la marcha era normal a las 24-48 h. En las patas caso, se observó el cierre cortical del 95.9%, frente al 98% en las patas control. Los restos de biomaterial remanente fueron observados en 5 sujetos, con una media de un 16% respecto al total de corte observado. En todas las muestras caso hubo presencia de células inflamatorias agrupadas (5-10%) siendo la diferencia significativa entre las muestras casos y controles p < 0,05. En todas las muestras caso hubo aumento de la presencia de células precursoras óseas (5-10%) respecto a los controles con significación p < 0,05. Conclusiones: El aerogel a base de CS-GPTMS y sílice es biocompatible y seguro en conejos, demostrando escasa reacción inflamatoria y una buena adherencia de los osteoblastos, así como una alta tasa de reabsorción.

Introduction: Synthetic biomaterials obtained through tissue engineering offer an alternative to the use of autologous and heterologous grafts for the repair of bone defects of various etiologies, although the ideal material for this purpose has not yet been developed. A gel based on Chitosan (CS) ((3-glycidoxypropyl)trimethoxysilane (GPTMS), and silica have shown efficacy in experimental studies from a biomechanical and in vitro osseointegration perspective. Objective: To demonstrate that the hybrid aerogel based on CS-GPTMS-silica is effective and safe for treating bone defects in load-bearing bone in rabbits. Materials and methods: A comparative experimental study was conducted on 12 adult New Zealand rabbits, involving osteotomy in both radii as case (osteotomy with biomaterial placement) and contralateral control (osteotomy with placement of the extracted bone), both fixed with plates and screws. After 10 weeks, the animals were euthanized, and the surgical area was subjected to histological analysis. Results: For all subjects, wound healing was successful, and normal gait was observed within 24-48 hours. In case limbs, cortical closure of 95.9% was observed compared to 98% in control limbs. Residual biomaterial was observed in 5 subjects, with an average of 16% of the total analyzed area. Inflammatory cells were grouped (5-10%) in all case samples, with significant differences between case and control samples (P<.05). An increase in the presence of bone precursor cells (5-10%) was observed in all case samples compared to control samples, with significant differences (P<.05). Conclusions: The aerogel based on chitosan CS-GPTMS, and silica is biocompatible and safe in rabbits, demonstrating minimal inflammatory reaction, good osteoblast adhesion, and a high resorption rate.