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Avances en el diseño de hidrogeles para la regeneración del cartílago articular: Una revisión exhaustiva

10 junio 2025 por admin

Puntos destacados

• Se revisan los parámetros de diseño de los hidrogeles utilizados en la regeneración del cartílago.
• Se analiza la influencia de los estímulos ambientales en los hidrogeles.
• Se destacan los hidrogeles estructurales estratificados que imitan las estructuras del cartílago.
• Se exploran los desafíos y las perspectivas futuras de las terapias basadas en hidrogeles.

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Introducción

• Contexto y problema
  Las lesiones en el cartílago articular son frecuentes y pueden evolucionar a degeneración articular si no se tratan adecuadamente.
• Motivación
  Los hidrogeles han mostrado gran potencial en ingeniería de tejidos blandos y regeneración de cartílago debido a su alta personalización.
• Objetivo
  Este trabajo revisa los avances recientes en el diseño de hidrogeles para regenerar cartílago articular, identificando parámetros clave: componentes, propiedades mecánicas, biodegradabilidad, arquitectura estructural y capacidad de integración con tejido nativo.

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Métodos

• Tipo de estudio
  Revisión bibliográfica exhaustiva centrada en artículos recientes y tecnologías emergentes en hidrogeles.
• Criterios de selección
  Se incluyeron estudios sobre distintos tipos de hidrogeles (naturales, sintéticos, híbridos, responsivos a estímulos, estructuras estratificadas), considerando tanto características de material como resultados biológicos y clínicos

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Resultados

1. Componentes y composición

• Mezclas naturales vs. sintéticas vs. híbridos.
• Incorporación de nanopartículas (hidrogeles nano-composite) para reforzar fuerza y funcionalidad (sciencedirect.com, en.wikipedia.org).

1. Propiedades mecánicas

• Se ha logrado modular elasticidad y resistencia a compresión.
• Uso de estructuras estratificadas y refuerzos tipo nanocomposites para replicar la biomecánica del cartílago .

1. Biodegradabilidad

• Control de la degradación mediante polímeros como PLA/PGA/PLGA para adaptarse al proceso de regeneración (en.wikipedia.org).

1. Arquitectura estructural

• Hidrogeles estratificados imitan la organización zonal del cartílago.
• Técnicas avanzadas: geles inyectables termo-responsivos, auto-sellantes, estimulables por ultrasonido .

1. Integración con tejido nativo

• Hidrogeles que favorecen adhesión celular, control de factores como MMP (enzimas degradativas), factores de crecimiento y liberación dirigida.

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Discusión

• Síntesis de hallazgos
  Los hidrogeles modernos combinan biomecánica adecuada, red controlada, degradación sincronizada y bioactividad para regenerar cartílago funcional.
• Ventajas
  Inyección mínimamente invasiva, adaptación a defectos irregulares, soporte bioquímico y biomecánico integrado.
• Limitaciones
  Aún falta evidencia preclínica o clínica robusta; dificultades en reproducir la zonificación completa cartilaginosa in vivo.
• Futuras líneas
  Desarrollo de hidrogeles inteligentes (respuesta a múltiples estímulos), bioimpresiones 3D estratificadas, liberación dirigida de células/factores y validación en modelos animales y ensayos clínicos.

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Conclusión

Los diseños avanzados de hidrogeles ofrecen un panorama prometedor para la regeneración del cartílago articular, mediante una integración optimizada de propiedades estructurales, mecánicas y biofuncionales. Si bien persisten desafíos para la transferencia clínica, la revisión identifica criterios clave y tendencias futuras que podrían acelerar su implementación terapéutica.

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Advancements in hydrogel design for articular cartilage regeneration: A comprehensive review – PubMed

Advancements in hydrogel design for articular cartilage regeneration: A comprehensive review – PMC

Advancements in hydrogel design for articular cartilage regeneration: A comprehensive review – ScienceDirect

Hashemi-Afzal F, Fallahi H, Bagheri F, Collins MN, Eslaminejad MB, Seitz H. Advancements in hydrogel design for articular cartilage regeneration: A comprehensive review. Bioact Mater. 2024 Sep 14;43:1-31. doi: 10.1016/j.bioactmat.2024.09.005. PMID: 39318636; PMCID: PMC11418067.

© 2024 The Authors

This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).

PMC Copyright notice

PMCID: PMC11418067  PMID: 39318636

 https://www.eduardocaldelas-artroscopia.mx/blog/2024/02/20/comparacion-del-tamano-del-defecto-del-cartilago-articular-de-la-rodilla-entre-las-mediciones-obtenidas-en-la-resonancia-magnetica-preoperatoria-y-durante-la-artrotomia/

Comparación del tamaño del defecto del cartílago articular de la rodilla entre las mediciones obtenidas en la resonancia magnética preoperatoria y durante la artrotomía

20 febrero 2024 por admin

La medición del área del defecto del cartílago de espesor total en la resonancia magnética subestimó el área a tratar, mientras que la medición del área anormal total proporcionó una mejor estimación del tamaño real del defecto a tratar.

Comparison of Knee Articular Cartilage Defect Size Between Measurements Obtained on Preoperative MRI Versus During Arthrotomy – Jade Perry, Jan Herman Kuiper, Helen S. McCarthy, Paul Jermin, Peter D. Gallacher, Bernhard Tins, Sally Roberts, 2023 (sagepub.com)

Los defectos del cartílago articular dentro de la articulación de la rodilla presentan una carga clínica y socioeconómica. 24 La capacidad de regeneración natural del cartílago articular es limitada debido a su avascularidad y falta de inervación, de modo que los defectos condrales/osteocondrales a menudo conducen a osteoartritis (OA) prematura. 9,29 Los defectos del cartílago articular de espesor total en la articulación de la rodilla suelen surgir en pacientes después de estrés articular crónico, traumatismo agudo o lesiones relacionadas con el deporte. 33 Estos defectos a menudo causan disfunción articular a través de dolor progresivo, limitación de la movilidad y la participación deportiva, 33 aunque cabe señalar que también se han encontrado defectos del cartílago articular de espesor total en sujetos asintomáticos. 18 En un intento por aliviar los síntomas relacionados con la patología, restaurar la anatomía y la función de la superficie articular, prevenir daños adicionales al cartílago y comenzar el proceso de reparación, los defectos del cartílago pueden someterse a tratamiento quirúrgico. 23,25

Estos tratamientos quirúrgicos van desde técnicas de estimulación de la médula ósea como la microfractura, 41 hasta el reemplazo de tejido condrogénico mediante injertos osteocondrales autólogos o alogénicos, 7 ‘ 21 y enfoques de terapia celular como la implantación de condrocitos autólogos (ACI) 10 e incluso implantes no biológicos como las artroplastias minimetálicas. . 40 La decisión sobre el tratamiento quirúrgico más apropiado para los defectos del cartílago articular es una cuestión multifacética. Los médicos deben tener en cuenta los parámetros específicos del paciente y de la lesión, incluidos los tratamientos previos, los niveles de actividad del paciente, el tamaño del defecto y la ubicación. 14 En el Reino Unido, el Instituto Nacional para la Excelencia en la Salud y la Atención (NICE) solo recomienda la ACI en la rodilla para pacientes que no han recibido previamente tratamiento quirúrgico para reparar sus defectos del cartílago articular, tienen un daño articular generalizado mínimo por OA y tienen un tamaño de defecto > 2cm2. 34 Por lo tanto, estimar con precisión el tamaño de un defecto es crucial para la planificación del tratamiento. 11,12,14 La medición precisa del tamaño del defecto también es útil como factor pronóstico al considerar la progresión de la OA y al hacer predicciones con respecto al éxito del tratamiento 31 y los costos de reembolso. 32,38

La resonancia magnética (MRI) es la modalidad de imagen clínica óptima para la evaluación no invasiva de las lesiones del cartílago. Se utiliza comúnmente para determinar el tamaño y la profundidad de los defectos del cartílago con el fin de elegir la opción de tratamiento más adecuada. 3,21,41 Sin embargo, los tamaños de los defectos tratados estimados y reales a menudo difieren. A pesar de la facilidad con la que se pueden utilizar las imágenes por resonancia magnética para medir la zona de pérdida total de cartílago, es posible que esto no prediga con precisión el tamaño real de la lesión tratada durante la cirugía. Por ejemplo, la ACI requiere desbridamiento alrededor de la lesión hasta llegar al cartílago sano para una fijación exitosa del parche, lo que puede aumentar significativamente el tamaño de la lesión a tratar. 14 Es probable que haya discrepancias; por lo tanto; si al principio sólo se miden los defectos del cartílago de espesor total. Por lo tanto, el enfoque empleado por el radiólogo o cirujano para cuantificar el área anormal total es clave para comprender las dimensiones del defecto que se deben tratar antes de la cirugía. 25

Trabajos anteriores han cuestionado la precisión del tamaño de la resonancia magnética de los defectos del cartílago articular. 12,20 Gomoll et al 20 utilizaron un punto de corte para definir una lesión con >50% de espesor y pérdida de cartílago. En el estudio presentado aquí, comparamos el área del defecto del cartílago de espesor total y el área total del cartílago anormal prevista en las exploraciones por resonancia magnética con el tamaño final del defecto obtenido en el momento de la cirugía (artrotomía) después del desbridamiento quirúrgico. Además, nuestro objetivo era determinar la confiabilidad entre evaluadores de las 2 mediciones. Nuestra hipótesis es que las mediciones preoperatorias de resonancia magnética del área total prevista de cartílago anormal (es decir, incluida la morfología alterada y/o la señal del cartílago) tendrían un sesgo menor al estimar el tamaño final del defecto medido durante la artrotomía en comparación con la medición solo del componente de espesor total. .

Las decisiones de tratamiento para los defectos del cartílago a menudo se basan en el tamaño de la lesión. La resonancia magnética (MRI) se utiliza ampliamente para diagnosticar defectos del cartílago de forma no invasiva; sin embargo, su tamaño estimado a partir de la resonancia magnética puede diferir del tamaño de los defectos medidos durante la artrotomía, especialmente después del desbridamiento del cartílago sano si se somete a un implante de condrocitos autólogos.

Propósito/Hipótesis:
El propósito de este estudio fue evaluar la confiabilidad de 2 métodos para evaluar el tamaño del defecto del cartílago de la rodilla en la resonancia magnética preoperatoria y determinar su precisión en la predicción del tamaño de los defectos posteriores al desbridamiento registrados durante la artrotomía. Se planteó la hipótesis de que el tamaño del defecto se predeciría con mayor precisión mediante el área total de cartílago articular anormal en lugar del área de pérdida total de cartílago identificada en la resonancia magnética.

Conclusión:
La medición del área del defecto del cartílago de espesor total en la resonancia magnética subestimó el área a tratar, mientras que la medición del área anormal total proporcionó una mejor estimación del tamaño real del defecto a tratar.

Comparison of Knee Articular Cartilage Defect Size Between Measurements Obtained on Preoperative MRI Versus During Arthrotomy – PubMed (nih.gov)

Comparison of Knee Articular Cartilage Defect Size Between Measurements Obtained on Preoperative MRI Versus During Arthrotomy – PMC (nih.gov)

Comparison of Knee Articular Cartilage Defect Size Between Measurements Obtained on Preoperative MRI Versus During Arthrotomy – Jade Perry, Jan Herman Kuiper, Helen S. McCarthy, Paul Jermin, Peter D. Gallacher, Bernhard Tins, Sally Roberts, 2023 (sagepub.com)

Perry J, Kuiper JH, McCarthy HS, Jermin P, Gallacher PD, Tins B, Roberts S. Comparison of Knee Articular Cartilage Defect Size Between Measurements Obtained on Preoperative MRI Versus During Arthrotomy. Orthop J Sports Med. 2023 Sep 6;11(9):23259671231193380. doi: 10.1177/23259671231193380. PMID: 37693808; PMCID: PMC10483978.

© The Author(s) 2023.

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