Interacciones de células del linaje osteoblástico con biomateriales: influencia en las comunicaciones celulares mediadas por factores solubles

Resumen

La aleación Ti6Al4V se utiliza en la fabricación de implantes osteoarticulares debido a sus excelentes propiedades mecánicas, baja toxicidad y buena resistencia a la corrosión. La resistencia a la corrosión se debe a la formación espontánea de una capa de óxido en su superficie, cuya estabilidad se puede alterar en contacto con el medio fisiológico. Con el fin de mejorar la estabilidad de esta capa superficial, en este trabajo se ha sometido la aleación Ti6Al4V a tratamientos mediante percusión con láser (¿Laser Peening¿, LP) empleando dos densidades de pulsos de láser, 421 pulsos/cm2 o 2.524 pulsos/cm2. La capa superficial de las aleaciones tratadas mediante LP, con rugosidad en el rango submicrométrico, contiene TiO metaestable, además de Ti2O3 e hidróxido de aluminio en su zona más externa. En función de la densidad de pulsos empleada, el tratamiento genera rutilo en dicha capa superficial. Tanto las células madre mesenquimales como los osteoblastos humanos se adhieren a las aleaciones tratadas de forma similar que a la aleación sin tratar. Sin embargo, el proceso de adhesión no ocurre a través de la formación de adhesiones focales que contienen paxilina o FAK fosforilada en la tirosina 397. Ambos tipos celulares proliferan y forman matriz extracelular sobre las aleaciones tratadas de forma similar que sobre la aleación sin tratar. Las aleaciones tratadas favorecen tanto la maduración osteogénica de células madre mesenquimales como la formación de una matriz mineralizada por parte de osteoblastos. En este trabajo también se ha evaluado la influencia de biomateriales con diferentes características químicas y topográficas, tales como poliéster liso, poliestireno poroso, aleación de Ti6Al4V lisa o porosa e hidrogeles de fibrina, sobre el comportamiento de células madre mesenquimales humanas. Asimismo, hemos estudiado la influencia de estos biomateriales en la relación paracrina que establecen las células madre mesenquimales con células osteoblásticas, células madre mesenquimales o células endoteliales humanas. Se observó que las características de los materiales juegan un papel relevante en el control que las células madre mesenquimales ejercen sobre la viabilidad y actividad de los osteoblastos, condicionando tanto la producción de proteínas relacionadas con la organización de la matriz ósea por parte de éstos como la producción de factores implicados en el proceso de remodelado óseo. Además, también regulan el control que las células madre mesenquimales ejercen sobre la supervivencia, capacidad de migración y formación de estructuras tubulares de células endoteliales. Observamos asimismo que el sustrato sobre el que se cultivan las células madre modula las relaciones que establecen con poblaciones del mismo tipo celular con las que no establecen contacto directo, influyendo en su viabilidad. Finalmente, el estudio reveló que las características de los materiales en los que se siembran las células madre mesenquimales modula su respuesta a factores solubles secretados por osteoblastos, células madre mesenquimales y células endoteliales.