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  • martes, 26 de octubre de 2021

El cartílago del hombro y la rodilla difieren en su respuesta a las cargas externas

El equipo eligió experimentar con el cartílago del hombro de canguro como análogo del tejido humano porque es más difícil de obtener

El cartílago del hombro y la rodilla difieren en su respuesta a las cargas externas

Análisis de las articulaciones del hombro de los canguros revelan cómo el cartílago del hombro y de la rodilla se comporta de manera diferente a la hora de soportar cargas, lo que podría conducir a mejores tratamientos e implantes, según informan los investigadores en una artículo que se publica en la revista 'Applied Physics Letters'.

Si una persona vive años empujando, tirando, levantando, bajando y girando sus hombros, es gracias a su cartílago articular sano. Se trata del suave tejido blanco y lubricante conectivo que cubre los extremos de los huesos que se encuentran en una articulación, promoviendo el movimiento con baja fricción y ayudando a los huesos a moverse sin dolor a través de una amplia gama de movimientos y muchas funciones cuando está sano.

Cuando el cartílago se degrada, pueden surgir una serie de problemas, ya que el cartílago tiene una capacidad limitada para la auto-curación o reparación. Es por ello que uno de los tratamientos para el cartílago dañado seriamente en los centros de atención modernos es la implantación quirúrgica de una articulación artificial, pero muchos de estos implantes tienen problemas de rendimiento.

Entender la biomecánica del cartílago natural podría conducir al desarrollo de mejores implantes de articulaciones artificiales, que es uno de los objetivos de los investigadores de la Universidad de Tecnología de Queensland en Brisbane, Australia. El equipo analizó el cartílago de canguro como un análogo de tejido humano y encontró que una red de proteínas de colágeno cerca de la superficie juega un papel importante en ayudar al cartílago a absorber las fuerzas sin dañarse.

Este comportamiento que detectaron los investigadores fue diferente del que se había identificado en la mayoría de los estudios sobre el cartílago de la rodilla, lo que sugiere que puede ser necesario diseñar de manera diferente articulaciones de rodilla y hombro artificiales. El equipo analizó los problemas del hombro porque el hombro puede sufrir lesiones y con el tiempo desarrollar artrosis, una preocupación creciente del envejecimiento de la población activa.

"El cartílago de la rodilla ha sido ampliamente estudiado. Sin embargo, sólo hay investigaciones limitadas centradas específicamente en tejidos del cartílago del hombro. Creemos que estudiar el cartílago del hombro es importante, ya que, sobre todo en las actividades deportivas, hay una posibilidad de que el hombro pueda quedar afectado por lesiones y un eventual desarrollo de artrosis", señala el director del equipo, Yuantong Gu, profesor de la Universidad de Tecnología de Queensland.

El canguro es un modelo animal alternativo adecuado para el estudio de la biomecánica del cartílago del hombro humano, según estos expertos, debido a que el canguro tiene una postura bipedal, es similar en tamaño a un ser humano (un canguro macho adulto puede llegar a pesar unos 68 kilogramos), y las acciones de agarre, golpeo y levantamiento del miembro del canguro se asemejan a movimientos en los que media el hombro en los humanos.

Se estudian normalmente ovejas, ciertas ratas o especies de ratones, o primates no humanos como modelos animales, pero carecen de muchas de estas características similares a las humanas. Los investigadores probaron cómo el cartílago del canguro se deforma en una "prueba de hendidura", en la que se presiona el tejido von una varilla redondeada, y luego añadieron enzimas para degradar los componentes específicos del cartílago y volvieron a realizar las pruebas.

El equipo probó con la degradación de los dos componentes principales del tejido del cartílago: proteoglicanos, un tipo de proteína que conforma gran parte de la matriz extracelular entre las células, y colágeno, principal proteína de soporte estructural en la matriz, que también se encuentra en el cabello y las uñas.

Ambos tipos de proteína influyen en el comportamiento de soporte de carga del cartílago, pero los investigadores identificaron la red de colágeno del cartílago del hombro como el jugador dominante. Esto difiere de otras investigaciones sobre el cartílago de la rodilla que señalaron a los proteoglicanos como el componente más dominante.

Los hallazgos de estos investigadores destacan que el cartílago del hombro y la rodilla puede diferir significativamente en su respuesta a las cargas externas y enfatizan en la necesidad de diseñar un material de cartílago artificial específico para el hombro o la articulación de la rodilla de tal manera que se personalice para imitar el diferente entorno mecánico local al que se somete el tejido dentro de una articulación particular.

Hasta la fecha, los materiales de cartílago fabricados mediante ingeniería se han encontrado con dificultades para replicar las propiedades biomecánicas del tejido natural, especialmente su durabilidad, según Gu. "Esperamos mejorar el diseño y la fabricación de materiales de cartílago artificial aplicando esta mejor comprensión de los factores clave que contribuyen a las propiedades biomecánicas del cartílago natural", afirma.

A partir de ahora, estos científicos pretenden validar y refinar sus resultados. El objetivo final es aplicar sus descubrimientos para mejorar las estrategias de ingeniería de tejidos y diseñar nuevos sustitutos de cartílago mejorados biomecánicamente para los implantes de hombro.