Predicción de las propiedades mecánicas del tejido óseo inmaduro según su microestructura y composición
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Resumen
El tejido óseo inmaduro generado durante procesos de regeneración ósea como fracturas simples o distracción osteogénica, es inicialmente un tejido heterogéneo que evoluciona mediante remodelación por la actividad de osteoblastos y osteoclastos, influido por la tensión mecánica a la que está sometido. Este tejido óseo inmaduro alcanza al final del proceso de regeneración unas propiedades mecánicas y microestructurales similares a las del hueso cortical. La caracterización del mismo a diferentes escalas es crucial para desarrollar modelos micromecánicos que optimicen los parámetros mecánicos de los que depende el proceso, controlando así la regeneración y previniendo las no uniones.
La distracción osteogénica consiste en la separación gradual de dos segmentos óseos mediante el alargamiento del callo. Tiene gran importancia clínica por su aplicación en la corrección de defectos o alargamiento de extremidades para la rectificación de asimetrías óseas. Este estudio examina la evolución temporal del tejido óseo inmaduro en 6 muestras de callo de distracción en el metatarso de oveja. Se analizó el módulo elástico mediante nanoindentación, la microarquitectura trabecular vía microCT y la composición mediante análisis de cenizas y espectroscopia Raman.
A escala macroscópica, el tejido óseo inmaduro del callo de distracción mostró un aumento considerable de la fracción de tejido óseo, debido principalmente al ensanchamiento de las trabéculas. Las ratios mineral/matriz medidos mediante espectroscopia Raman aumentaron hasta alcanzar niveles propios del hueso cortical durante la regeneración. Sin embargo, el módulo elástico local se mantuvo por debajo de los niveles en hueso cortical. Durante la consolidación del callo, el tejido óseo inmaduro experimentó cambios en la fracción de cenizas y en los porcentajes de calcio y fósforo. Correlacionando estos datos, se identificaron seis expresiones estadísticamente significativas para predecir el módulo elástico del tejido óseo inmaduro, a nivel local y aparente, en función de la fracción de ceniza, el porcentaje en volumen de tejido óseo y la composición química basada en espectroscopia Raman.
Se concluye que la microarquitectura del tejido óseo inmaduro del callo de distracción desempeña un papel más significativo que su composición química en la determinación del módulo elástico aparente del tejido. Se demostró que los parámetros Raman proporcionan correlaciones más significativas con el módulo elástico a nivel microscópico que el contenido de mineral obtenido del análisis de cenizas.
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