Los hidrogeles se consideran polímeros únicos que se utilizan para construir nuevos materiales. Si hablamos de hidrogeles inyectables, estos se basan en la hipótesis de que ciertos biomateriales pueden inyectarse en el cuerpo en forma líquida y solidificarse allí progresivamente.
Así lo explican los autores de una revisión de la literatura sobre hidrogeles, publicada en Cureus, y donde analizan la existencia y uso de los hidrogeles desde sus inicios hasta la actualidad, así como sus diversas aplicaciones, entre las que destacan los andamios inyectables que se pueden implantar con una cirugía menos invasiva, y cuya aplicación se considera una estrategia viable en la regeneración del tejido craneofacial. O la inyección de un hidrogel que contiene medicamentos con capacidades antiinflamatorias y regeneradoras de tejidos simultáneamente, para el tratamiento para la periodontitis.
Evolución de los hidrogeles
El artículo menciona que el primer metacrilato de poli-2-hidroxietilo de hidrogel (PHEMA) fue creado y descrito en 1960 por Whichterler y Lim, y según Buwalda et al., ha habido tres generaciones distintas de hidrogeles.
- La primera generación consistía principalmente en geles con diversas técnicas de reticulación.
- En la década de 1970 se incorporaron propiedades de respuesta a estímulos, lo que permitió a los hidrogeles de segunda generación reaccionar a cambios en el pH, temperatura, etc.
- La tercera generación son los «hidrogeles inteligentes» que existen en la actualidad y pueden adaptarse para adquirir propiedades mecánicas y fisicoquímicas específicas.
Tipos de hidrogeles inyectables
Los autores de la revisión bibliográfica sobre hidrogeles inyectables han recopilado todos estos tipos, de los cuales citamos sólo algunas de sus características o aplicaciones:
- Hidrogeles a base de quitosano. Para crear hidrogeles autorreparadores inyectables basados en enlaces imina.
- A base de fosfato. Para la cicatrización ósea.
- Hidrogeles a base de alginato. Como vehículos de fármacos de bajo peso molecular, así como macromoléculas como proteínas y ADN.
- A base de ácido hialurónico (HA). Para fabricar hidrogeles inyectables con una composición, forma, dureza y actividad biológica óptimas.
- Hidrogeles a base de colágeno (col) o gelatina (gel). Para la cicatrización de tejidos. Además, el hidrogel inyectable hecho de hidrogel GelMA incluso se puede moldear mediante impresión 3D.
- A base de fibrina. Pueden mejorar la adhesión, proliferación, diferenciación y migración celular en un andamio 3D. Se han construido andamios usando fibrina, así como hidrogeles a base de fibrina, que pueden promover la neovascularización in situ y provocar una respuesta angiogénica del huésped impulsada por la fibrina. Algunos ejemplos de aplicación son en la regeneracion periodontal y la cirugía bucal.
- Hidrogeles a base de elastina. Afirman en la revisión que son muy prometedores, a pesar de su falta de resistencia mecánica, el uso de productos químicos citotóxicos y el comportamiento fijo de gelificación.
- A base de sulfato de condroitina (CS). Para los andamios de ingeniería de tejidos de cartílago, debido a su gelificación rápida, capacidades mecánicas y cualidades de degradación retardada.
- Hidrogeles a base de PEG. Se toleran bien in vivo en el contexto de la administración de fármacos y aplicaciones de ingeniería de tejidos.
- A base de PVA. Para la producción in situ de hidrogeles en condiciones fisiológicas.
- Hidrogeles con memoria de forma (SM) y autorreparación (SH). Son bastante difíciles de sintetizar.
- Hidrogeles de red de polímero interpenetrante (IPN). Para no tener que elegir entre una estructura compleja y una biodegradabilidad fácil, ya que la estructura IPN consta de redes de autoensamblaje de péptidos y una red entrecruzada covalentemente.
- De doble red (DN). Los principales candidatos para la ingeniería de tejidos, gracias a los hallazgos que avanzan significativamente en el desarrollo de sistemas que pueden abordar el entorno complejo que rodea a los tejidos.
- Hidrogeles programables. Tienen la capacidad de alterar periódica, reversible y secuencialmente sus propiedades y funcionalidades. Se podrían producir hidrogeles programables que son inducidos a sufrir cambios funcionales para una variedad de aplicaciones.
- Hidrogeles impresos en 3D. Para restaurar tejidos u órganos funcionales y específicos del sitio, al estar cargados de células en un marco estructural específico.
Aplicaciones de los hidrogeles inyectables
En Odontología
- Para operaciones quirúrgicas mínimamente invasivas, ya que ofrecen cualidades similares a las de un tejido adaptable, comportamiento de degradación y liberación regulado, y la capacidad de adaptarse al defecto 3D al gelificarse.
- Para la regeneración de la pulpa y la dentina, debido al tamaño pequeño y la forma irregular del conducto radicular del diente.
- Como adhesivo para prótesis dentales, gracias a una serie de características ventajosas.
- Como estrategia potencial para la regeneración del tejido craneofacial, ya que los andamios inyectables se pueden insertar con una cirugía menos invasiva.
- Para regenerar el tejido óseo, ya que los hidrogeles basados en CS pueden aumentar en gran medida la proliferación celular y la adhesión celular.
En Regeneración Periodontal
- Para reducir la inflamación y fomentar la regeneración de tejidos al administrar fármacos activos encapsulados dentro de las bolsas periodontales. Esto se hace mediante el uso de hidrogeles de quitosano inyectables con características fisicoquímicas modulables.
- En el tratamiento de la periodontitis crónica con diabetes mellitus, gracias a que el hidrogel de polietilenimina puede ser un nuevo agente terapéutico potencial al ser funcionalizado con ácido fenilborónico y dextrano oxidado cargado con fármaco dual.
- El innovador hidrogel híbrido ofrece un enorme potencial como tecnología de plataforma inyectable con una variedad de aplicaciones en la erradicación de infecciones bucales como la enfermedad periodontal y la patología pulpar.
Para la ingeniería de tejidos
Las ventajas del hidrogel inyectable para la ingeniería de tejidos se ven reforzadas por la capacidad de encapsulación 3D. Se ha demostrado que entre los varios andamios para aplicaciones de ingeniería de tejido óseo, los hidrogeles son plantillas atractivas para la regeneración ósea debido a su similitud con la MEC natural.
Conclusiones
Tras la revisión de literatura sobre los hidrogeles, los autores del artículo concluyen que el hidrogel inyectable atrae cada vez más atención porque se puede usar en una variedad de tratamientos biomédicos, son fáciles de implantar y tienen mucho potencial para una administración local de fármacos menos invasiva en sitios específicos.
Pero también concluyen que aún falta crear un hidrogel inyectable con capacidades de autorreparación para la administración continua y controlada de fármacos, si bien para la liberación prolongada de proteínas, la administración dirigida de fármacos y la ingeniería de tejidos, los hidrogeles, microgeles y nanogeles se han convertido en plataformas útiles y eficientes.
Fuente: Shirbhate U, Bajaj P (September 16, 2022)
Injectable and Self-Invigorating Hydrogel Applications in Dentistry and Periodontal Regeneration: A Literature Review.
Cureus 14(9): e29248. doi:10.7759/cureus.29248
