Proyectos
Biomecánica y mecanobiología de la osificación endocondral e intramembranosa en huesos largos y planos
Resumen
La estructura ósea del ser humano está compuesta por diferentes elementos como lo son los hueso largos, huesos planos y cartílagos. Estas estructuras deben su formación a procesos endocondrales e intramembranosos que, a su vez, se ven influenciados por factores como cargas externas, migración celular, interacciones químicas, entre otros. En la osificación endocondral, es necesario un medio cartilaginoso, por ejemplo células mesenquimales que se diferencian en condrocitos formando un molde de cartílago que luego es reemplazado por hueso. Mientras que la osificación intramembranosa se describe como un proceso donde las células mesenquimales se diferencian directamente en osteoblastos. En la literatura se han reportado diferentes análisis en este campo de estudio. En el caso de la osificación endocondral, se pueden apreciar investigaciones enfocadas en el desarrollo de cultivos tridimensionales de condrocitos para estimular la formación de cartílago. Por ejemplo, Selmi et al, utilizaron condrocitos extraídos a través de la terapia celular autóloga y los cultivaron en hidrogeles de alginato, con el objeto de tratar lesiones en la superficie del tejido de pacientes con alteraciones osteocondrales. Un estudio similar fue llevado a cabo por Wang et al, el cual consistió en cultivar condrocitos en un scaffold de alginato para luego trasplantar el constructo tridimensional en la parte dorsal de ratones. Los resultados mostraron aumento en la producción de proteínas tales como colágeno tipo II y agrecan. Otro estudio que involucra el análisis de la osificación endocondral, son aquellos relacionados con el desarrollo embrionario de huesos largos, específicamente de las extremidad superior. Donde generalmente se emplean modelos de reacción-difusión basados en los patrones de Turing, o modelos de activador-inhibidor, con el fin de determinar la influencia de los factores mecánicos, químicos, y fisiológicos en el desarrollo de la extremidad. En el estudio de Miura et al. se ha desarrollado un modelo computacional de reacción-difusión basado en patrones de Turing donde se simula el crecimiento de la extremidad mutante de un ratón, y los resultados son comparados con evidencia experimental, mostrando la viabilidad y estabilidad del modelo. Adicionalmente, Glimm et al. muestra un modelo de la morfogénesis y los patrones de la condensación de células mesenquimales de la formación del esqueleto aviar. Los resultados de este modelo fue recrea tanto cuantitativa y cualitativamente los resultados experimentales. Por otro lado, las suturas craneofaciales son un buen ejemplo de osificación intramembranosa. Maloul et al, indicaron la importancia de la caracterización del comportamiento biomecánico de las suturas en el esqueleto craneofacial humano para entender el impacto global de estas articulaciones en la transmisión de carga; por tanto, sus estudios se centraron en cuantificar el impacto de las características morfológicas, la dirección de la carga y las propiedades de material en el comportamiento mecánico de la sutura y en el hueso que la rodea. Jasinoski et al, analizaron un modelo bidimensional idealizado de hueso-sutura-hueso mediante elementos finitos; el objetivo de este estudio era determinar la influencia de la morfología e interdigitación de la sutura en los esfuerzos mecánicos y la energía de deformación de la misma. Khonsari et al, proponen un modelo teórico basado en la orientación de las fibras de colágeno dentro de la sutura en respuesta al esfuerzo local, demostraron que la orientación de las fibras generan una inestabilidad dejando surgir las interdigitaciones; el modelo fue validado in vitro, con ratones, empleando histología y microtomografías. El entendimiento de la dinámica de crecimiento de la sutura, y de los huesos largos de la extremidad superior permitirá tener un modelo constitutivo para evaluar eventos asociados con malformaciones y/o posibles tratamientos en odontología y ortopedia.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:CONVOCATORIA DEL PROGRAMA NACIONAL DE PROYECTOS PARA EL FORTALECIMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN, LA CREACIÓN Y LA INNOVACIÓN EN POSGRADOS DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA 2013-2015
Modalidad:Modalidad 2: Nuevos proyectos de investigación, creación o innovación
Responsable