Resumen de Mechanobiology of bone healing: computational and experimental study
Libardo Andrés González Torres
Esta tesis pretende avanzar en la comprensión de la Mecanobiología de la regeneración de una fractura ósea, ya que tal y como se ha mostrado en la literatura más reciente, el ambiente mecánico regula la evolución de este proceso regenerativo. Para ello en esta tesis se abordan estudios experimentales y computacionales con el fin de ayudar a encontrar la respuesta a diferentes cuestiones que son objeto de debate en la actualidad: ¿cuáles son las variables mecánicas que al ser usadas como reguladoras de los procesos celulares en estudios computacionales, representan mejor el proceso de regeneración ósea?; ¿cuáles son las consecuencias de aplicar estímulos mecánicos de baja magnitud y alta frecuencia (BMAF) en la zona de fractura?; y ¿cuáles son los principales factores mecánicos que afectan el tamaño y la forma del callo de fractura? Cada uno de los estudios experimentales y/o computacionales que conforman esta tesis tiene el objetivo de dar respuesta a alguna de estas preguntas.
Para estudiar los aspectos presentados en el párrafo anterior, se han diseñado dos fijadores de fracturas óseas: uno para estabilizar una fractura bajo condiciones de carga estáticas, y otro para estabilizar y estimular una fractura con señales de BMAF. Estos fijadores se ensayaron en ovejas considerando todos los requisitos éticos legales, y se analizó la evolución del proceso de regeneración ósea en distintos instantes de tiempo. Por otro lado, en los estudios computacionales, se utilizaron algunos modelos tridimensionales y otros axisimétricos para estudiar la biomecánica del sistema hueso-fijador y la evolución del proceso regenerativo, respectivamente.
Algunas conclusiones importantes derivadas de los resultados de esta tesis son: la frecuencia de la estimulación mecánica externa afecta al flujo del fluido intersticial en el callo de fractura, lo que puede influir sobre el transporte de residuos, de nutrientes o de factores de crecimiento, así como también estimular la diferenciación y proliferación celular; los estímulos de BMAF podrían acelerar la osificasión endocondral e incrementar la tasa de proliferación celular y de síntesis de tejido, mejorando así el proceso regenerativo; las tensiones causadas por el crecimiento son del mismo orden que las tensiones causadas por las cargas fisiol¿ogicas que aparecen en el callo de fractura; los sistemas de fijaci¿on flexibles diseñados son apropiados para lograr una adecuada consolidación de las fracturas en las tibias de oveja, se observó que las ovejas apoyaron su peso en las extremidades intervenidas de una forma muy parecida que en una extremidad sana, desde los primeros días que siguieron la implantación del fijador; los modelos mecanobiológicos poseen un alto potencial para guiar y definir las condiciones mecánicas óptimas para la regeneración de una fractura ósea.
