Un mecanisme elèctric activa l'autoreparació dels ossos

Quan un os pateix un microtrencament, una microscòpica incisió encara poc perillosa, les cèl·lules encarregades de la reparació, els anomenats osteoblastos, s’activen instantàniament i es dirigeixen a l’emplaçament danyat per formar un nou teixit i evitar mals més grans. Fins ara, però, es desconeixia quin era el mecanisme exacte que estimulava aquest procés. Investigadors de l’Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2), situat al campus de Bellaterra, han descobert que els ossos que es torcen  –el microtrencament els posa sota pressió i els flexiona– generen un camp elèctric que serveix d’alarma per avisar les cèl·lules reparadores.

La flexoelectricitat dels ossos, la capacitat per generar un petit voltatge quan se’ls aplica una pressió en un punt, «estimula i guia les cèl·lules reparadores fins a la zona damnificada», sintetitza Gustau Catalán, investigador de l’ICN2. «Guardant les distàncies –afe-

geix–, és com si s’ensumessin el problema».

El Grup ICN2 de Nanofísica d’Òxids, liderat per Catalán, ha publicat els resultats de la investigació a la revista Advanced Materials. El seu primer firmant és l’investigador costa-riqueny Fabián Vásquez-Sancho. Per portar a terme el treball s’ha comptat amb el suport del European Research Council (ERC).

Ossos de porc i de vaca

Els investigadors es refereixen sempre a microtrencaments ossis, un fenomen relativament freqüent –sobretot en el cas dels esportistes– que millora molt sovint sense que el pacient s’adoni de la lesió. «No són les fractures netes d’ossos. En aquests casos hi estan implicats altres processos», precisa Catalán. Els científics de l’ICN2 han treballat amb ossos de porc i de vaca.

La flexoelectricitat és una propietat present en alguns materials mitjançant la qual aquests materials emeten un petit voltatge quan se’ls aplica una determinada pressió, quan s’intenten doblegar. En el cas dels ossos, la pressió que s’aplica sobre el punt inicial de l’esquerda, de fins a cinc volts per metre quadrat, és la que genera la flexoelectricitat, i això acaba matant les cèl·lules situades al seu voltant. «L’apoptosi, la mort cel·lular que desencadena, actua com un far per a les cèl·lules reparadores. És com una balisa mòbil», prossegueix la seva explicació Vásquez-Sancho.

Mitjançant l’estudi de gradients de tensió, els investigadors han sigut capaços de mesurar amb precisió la magnitud del camp elèctric format. Els seus resultats indiquen que es tracta d’un efecte prou important perquè, a 50 micres de la punta de l’esquerda, pugui ser detectat per les cèl·lules responsables de la reparació òssia.

Estimular la fusió

El fet que els ossos generin electricitat sota pressió i estimulin d’aquesta manera l’autoreparació és un fenomen conegut des de fa mig segle, però s’havia atribuït fins ara a un dels components orgànics dels ossos, el col·lagen. Els investigadors de l’ICN2 han revelat ara que el verdader responsable d’aquest fenomen és la flexoelectricitat del component mineral dels ossos.

Notícies relacionades

BCN tindrà una de les 7 ‘fàbriques d’IA’ europees

¿Què són les tempestes solars?

Els autors assumeixen que el treball és essencialment un estudi de ciència bàsica, però pensen que pot acabar tenint implicacions potencials, «tot i que encara llunyanes», en el camp de les pròtesis i en el desenvolupament de materials autoreparables biomimètics. 

De fet, ja treballen en un projecte europeu per aconseguir pròtesis que estimulin la fusió amb els ossos danyats. «Si en comptes de fabricar les pròtesis de metall, es confeccionen d’un material ceràmic que generi flexoelectricitat, podria ajudar que calcifiquin bé».