Nuevos conocimientos sobre las rutas antioxidantes y propiedades osteogénicas in vitro de los compuestos fitato de Sr/Zn

Los compuestos de fitato de Sr/Zn han mostrado interés en la ciencia de los biomateriales, concretamente en implantología dental, debido a sus efectos antimicrobianos frente al Streptococcus mutans y a su capacidad para formar recubrimientos bioactivos. El ácido fítico es un compuesto quelante natural que presenta propiedades antioxidantes y osteogénicas que pueden desempeñar un papel importante en los procesos de remodelación ósea afectados por entornos de estrés oxidativo, como los producidos durante las infecciones. La aplicación de moléculas no proteicas de señalización celular que regulen tanto la homeostasis ósea como la de ROS es una estrategia prometedora para la regeneración de tejidos óseos afectados por procesos de estrés oxidativo. En este contexto, el ácido fítico (PA) surge como una excelente opción ya que sus propiedades antioxidantes y osteogénicas pueden desempeñar un papel importante en los procesos de remodelación ósea. En este estudio, exploramos las propiedades antioxidantes y osteogénicas de dos complejos metálicos de PA con cationes bioactivos, Sr2+ (SrPhy) y Zn2+ (ZnPhy), destacando el efecto de los cationes divalentes anclados a las moléculas de fitato y su capacidad para modular las propiedades del PA. Se analizaron las características in vitro de los complejos y se compararon con las de su precursor PA. El método de ferrozina/FeCl2 indicó que SrPhy presentaba una afinidad por iones ferrosos más notable que ZnPhy, mientras que la actividad antioxidante demostrada mediante un ensayo DPPH mostró que sólo ZnPhy reducía el contenido de radicales libres. Asimismo, el potencial antioxidante se evaluó con cultivos celulares RAW264.7. Un ensayo de ROS indicó de nuevo que ZnPhy fue el único que redujo el contenido de ROS (20%), mientras que todos los compuestos de fitato inhibieron la peroxidación lipídica siguiendo el orden decreciente de PA > SrPhy > ZnPhy. La evaluación in vitro de la capacidad osteogénica del fitato se realizó utilizando células hMSC. Los resultados mostraron propiedades adaptadas relacionadas con el catión unido en cada complejo. ZnPhy sobreexpresó la actividad ALP a los 3 y 14 días, y SrPhy aumentó significativamente la deposición de calcio a los 21 días. Este estudio demostró que los fitatos de Sr/Zn mantenían las propiedades antioxidantes y osteogénicas del PA y pueden utilizarse en terapias regenerativas óseas que implican entornos oxidativos, como recubrimientos de implantes y tejidos periodontales infectados.

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Asensio, G., Martín-del-Campo, M., Ramírez, R. A., Rojo, L. & Vázquez-Lasa, B. New Insights into the In Vitro Antioxidant Routes and Osteogenic Properties of Sr/Zn Phytate Compounds. Pharmaceutics 15, 339 (2023). Download

Monocapas autoensambladas a base de fitato de estroncio/zinc sobre superficies de titanio mejoran la osteogénesis y el rendimiento antibacteriano in vitro

La acumulación de bacterias sobre las superficies de los implantes sigue siendo la primera causa de fracaso, y el desarrollo de superficies antimicrobianas constituye una primera línea en la investigación. Además, la durabilidad y el rendimiento mecánico de los implantes, en especial en el área dental, vienen determinados principalmente por su capacidad de osteointegración en el hueso maxilofacial y la aparición de infecciones. En consecuencia, la osteointegración de los implantes y la profilaxis de infecciones siguen siendo grandes retos a alcanzar por lo que se está desarrollando una gran investigación en la producción de superficies bioactivas para conseguir mejoras en estos aspectos. En este trabajo proponemos la funcionalización de superficies de titanio (Ti Cp) con monocapas autoensambladas (SAMs) de compuestos organofosforados bioactivos: ácido fítico (Ti-PA) y sus derivados metálicos de fitato con Sr2+ y/o Zn2+ (Ti-SrPhy, Ti-ZnPhy y Ti-SrPhy/ZnPhy) que mostraron propiedades osteogénicas, antimicrobianas y antioxidantes in vitro en un trabajo previo. Así, los compuestos de fitato se anclan químicamente sobre discos de Ti mediante un sencillo procedimiento consistente en una reacción de condensación promovida por tratamiento térmico. Las espectroscopias EDS y XPS confirman la obtención de las superficies modificadas y se exploran las propiedades topográficas y la mojabilidad analizadas por SEM, AFM, perfilometría y medidas del ángulo de contacto, respectivamente. Además, las SAMs de fitato no liberan ningún compuesto citotóxico tras 14 días y estimulan la adhesión y proliferación in vitro de células de osteoblastos humanos tras 14 días de cultivo. La capacidad osteogénica de las superficies modificadas, evaluada mediante la cuantificación de la actividad ALP y el grado de mineralización de la matriz, muestra una mejora significativa con respecto a las superficies no modificadas. Además, se evalúa la actividad antimicrobiana de las superficies modificadas con fitato frente a cultivos de Streptococcus mutans. El recuento de células viables y la cuantificación del biofilm producido se reducen significativamente en todos los grupos de phytate-SAMs (p < 0,001). Los estudios de integridad de la membrana celular mediante tinción LIVE/DEAD e imágenes SEM confirman una menor viabilidad de las bacterias adheridas cuando se ensayan superficies a base de fitato, debido a una alteración de la función y permeabilidad de la membrana celular. Por lo tanto, las SAM a base de fitato presentan características in vitro adecuadas que sugieren su prometedor potencial como recubrimientos bioactivos de implantes dentales.

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Asensio, G. et al. Strontium/zinc phytate-based self-assembled monolayers on titanium surfaces enhance osteogenesis and antibacterial performance in vitro. Applied Surface Science 620, 156818 (2023).

Gloria Pontes, científicas que inspiran

Nuestra estudiante de Doctorado Gloria Pontes Quero ha sido nombrada «Científica que inspiran» por el Centro de Investigación Biomédica en Red.

Con 26 años, Gloria Pontes es graduada en Ingeniería Biomédica con máster en Ingeniería de Materiales y actualmente terminando un Doctorado Industrial en Biomateriales.

Forma parte del grupo de Biomateriales del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros (ICTP-CSIC) y del CIBER-BBN.

Su investigación se basa en el desarrollo de sistemas inyectables poliméricos para el tratamiento de la osteoartritis, utilizando polímeros biocompatibles como el ácido hialurónico. Además, desarrolla sistemas de liberación de fármacos como nanopartículas que encapsulan anti-inflamatorios. Ha participado en varios concursos de divulgación científica como son el #QueSigaLaCiencia organizado por el CIBER o el concurso #YoInvestigoYoSoyCSIC en la primera convocatoria (2019) en la que fue una de las diez ganadoras.  

https://www.ciberisciii.es/comunicacion/cultura-cientifica/cientificas-que-inspiran?page=1

Ana Mora recibe el premio extraordinario por la Universidad Carlos III de Madrid

La investigadora Ana Mora Boza, recientemente doctorada en Ciencias e Ingeniería de Materiales ha sido galardonada por su tesis doctoral, una de las tres mejores en la categoría de Ciencias e Ingeniería de Materiales, con el Premio Extraordinario de Doctorado de la Universidad Carlos III de Madrid, por su trabajo Development of new bioactive systems for regenerative medicine using 3D printing and microfluidic technologies, dirigida por los Doctores Julio San Román del Barrio y Blanca Vázquez Lasa.

Nacida en Espartinas (Sevilla) y licenciada en Biotecnología por la Universitad Pablo Olavide de Sevilla, su tesis fue calificada como Sobresaliente Cum laude y Mención Internacional.

La tesis doctoral de Ana Mora se enmarca en el campo de la medicina regenerativa, basándose en el desarrollo de soportes bioactivos para la ingeniería tisular. Así, Ana ha desarrollado nuevos agentes de entrecruzamiento derivados del ácido fítico, un potente antioxidante de origen natural, llamados glicerilfitatos (GxPhy) y que resultaron en una patente nacional. Estos agentes de entrecruzamiento han sido aplicados para la preparación de soportes bioactivos basados en polímeros naturales utilizando técnicas tradicionales (i.e. evaporación) y técnicas de biofabricación emergentes como, por ejemplo, la impresión 3D y la microfluídica.  Específicamente, en esta tesis, se han desarrollado membranas poliméricas basadas en quitosano para la regeneración guiada de hueso, soportes tridimensionales con alta resolución y excelentes propiedades biológicas utilizando biotintas basadas en hidrogeles, y microgeles portadores de células madre para ser usados en terapia celular. Esta tesis supone un gran impacto en el uso de polímeros de origen natural en el campo de la ingeniería de tejidos y la medicina regenerativa mediante el uso de compuestos naturales innovadores que pueden ser utilizados para preparar sistemas bidimensionales y tridimensionales con amplias propiedades bioactivas. Durante su tesis, Ana realizó distintas estancias en el extranjero como el Leibniz-Institute for New Materials, en Alemania y el Georgia Institute of Tecnology en Atlanta (Estados Unidos), teniendo la oportunidad de trabajar con expertos reconocidos internacionalmente. Su investigación ha estado financiada por distintos organismos como el DAAD, CIBER-BBN, CSIC y la Fundación Apadrina la Ciencia, entre otras. Su trabajo de tesis ha sido publicado en 5 artículos en revistas internacionales de alto impacto, 2 artículos de revisión y 2 capítulos de libro, además de haber participado en múltiples conferencias nacionales e internacionales.

La Universidad Carlos III hará entrega de los premios a las mejores tesis doctorales del curso 2019/20 en las áreas de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Ciencia y Tecnología Informática, Derecho, Documentación, Empresa y Finanzas, Humanidades, Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Automática, Ingeniería Mecánica y Ingeniería Telemática. En total se han presentado mas de 500 trabajos. Debido a la situación actual la gala de entrega de estos premios sera de forma virtual en las próximas semanas.

Julio San Román recibió la condición de Doctor Honoris Causa en Ciencias Químicas de la Universidad de La Habana

p1500308-1La Habana, 31 oct (DirCom) Julio San Román del Barrio, recibió hoy, en el Aula Magna, la condición de Doctor Honoris Causa en Ciencias Químicas de la Universidad de La Habana (UH).

Propuesto por el Centro de Biomateriales (Biomat) en su 25 aniversario, la (UH) otorgó el título al académico, por sus aportes al desarrollo de esta área, sobre todo en el campo de los materiales poliméricos con aplicaciones farmacológicas, en cirugía o ingeniería de los tejidos, y su contribución científica y académica en el país.

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