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TRABAJO DEL ICN2

Un mecanismo eléctrico activa la autorreparación de los huesos

Las microfracturas óseas generan unas señales que avisan a las células encargadas de la reparación

 

Esquema del proceso. La flexión debida a la microfractura ósea genera un voltaje que avisa a las células reparadoras. - ICN2

ANTONIO MADRIDEJOS
19/01/2018

Cuando un hueso sufre una microrrotura, una microscópica incisión todavía poco peligrosa, las células encargadas de la reparación, los llamados osteoblastos, se activan instantáneamente y se dirigen al emplazamiento dañado para formar nuevo tejido y evitar males mayores. Hasta ahora, sin embargo, se desconocía cuál era el mecanismo exacto que estimulaba este proceso. Investigadores del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) han descubierto que los huesos que se doblan -la microrrotura los pone bajo presión y los flexiona- generan un campo eléctrico que sirve de alarma para avisar a las células reparadoras.

La flexoelectricidad de los huesos, esta capacidad para generar un pequeño voltaje cuando se les aplica una presión en un punto, "estimula y guía a las células reparadoras hasta la zona damnificada", sintetiza Gustau Catalán, investigador del ICN2. "Guardando las distancias -añade- es como si olieran el problema".

El Grupo ICN2 de Nanofísica de Óxidos, liderado por Catalán, ha publicado los resultados de la investigación en la revista Advanced Materials. Su primer firmante es el investigador costarricense Fabián Vásquez-Sancho.

Los investigadores se refieren siempre a microrroturas óseas, un fenómeno relativamente frecuente -sobre todo en el caso de deportistas- que mejora muy a menudo sin que el paciente se percate de la lesión. "No son las fracturas limpias de huesos. En esos casos están implicados otros procesos", precisa Catalán. Los científicos del ICN2 han trabajado con huesos de cerdo y vaca.

La flexoelectricidad es una propiedad presente en algunos materiales mediante la cual emiten un pequeño voltaje cuando se les aplica una presión, cuando se intentan doblar. En el caso de los huesos, la presión que se aplica sobre el punto inicial de la grieta, de hasta 5 voltios por metro cuadrado, es la que genera la flexoelectricidad y ello acaba matando las células situadas a su alrededor. "La apoptosis, la muerte celular que desencadena, actúa como faro para las células reparadoras. Es como una baliza móvil", prosigue Vásquez-Sancho.


Gustau Catalán y Fabián Vásquez-Sancho, durante la presentación de los resultados / A. M.

Mediante el estudio de gradientes de tensión, los investigadores han sido capaces de medir con precisión la magnitud  del campo eléctrico formado. Sus resultados indican que se trata de un efecto suficientemente grande como para que, a 50 micras de la punta de la grieta, pueda ser detectado por las células responsables de la reparación ósea.

El hecho de que los huesos generen electricidad bajo presión y estimulen la autorreparación es un fenómeno conocido desde hace medio siglo, pero se había atribuido hasta ahora a uno de los componentes orgánicos de los huesos, el colágeno. Los investigadores del ICN2 han revelado que el verdadero responsable es la flexoelectricidad del componente mineral de los huesos.

Los autores asumen que el trabajo es esencialmente un estudio de ciencia básica, pero creen que puede tener tiene implicaciones potenciales "aunque todavía lejanas" en el campo de las prótesis y en el desarrollo de materiales autorreparables biomiméticos. De hecho, ya trabajan en un proyecto europeo para lograr prótesis que estimulen la fusión con los huesos dañados.  "Si en lugar de fabricar las prótesis de metal, se confeccionan de un material cerámico que genere flexoelectricidad, podría ayudar a que calcifiquen bien".