Hidrogeles piezoeléctricos impulsados por masticación con condensado de NPY activado por estimulación eléctrica para...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Biomateriales
• Medicina Regenerativa
• Cirugía Oral y Maxilofacial

Sus antecedentes:

• Los defectos óseos mandibulares de tamaño crítico plantean desafíos significativos en la cirugía oral.
• La estimulación eléctrica (ES) muestra potencial para mejorar la reparación ósea, pero los mecanismos no están claros.
• El neuropéptido Y (NPY) está implicado en los procesos de regeneración ósea.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un hidrogel piezoeléctrico impulsado por masticación para ES bajo demanda para mejorar la regeneración ósea.
• Elucidar el mecanismo de reparación ósea mediada por ES que involucra NPY y su transición de fase.
• Validar la eficacia del hidrogel en un modelo de defecto mandibular de tamaño crítico en ratas.

Principales métodos:

• Fabricación de un hidrogel piezoeléctrico que convierte el movimiento de masticación en ES.
• Investigación de la separación de fases líquido-líquido (LLPS) de NPY inducida por ES y la activación del receptor Y2 (Y2R).
• Evaluación de la diferenciación osteogénica de células madre derivadas del ligamento periodontal (PDLSCs) in vitro.
• Evaluación de la regeneración ósea en defectos mandibulares de rata durante 4 y 12 semanas.

Principales resultados:

• El hidrogel generó >20 mV cm⁻¹ de ES bajo masticación fisiológica, superando el umbral de LLPS de NPY.
• La ES indujo cambios conformacionales en NPY, activando Y2R en PDLSCs y promoviendo la diferenciación osteogénica a través de la señalización pAKT-Runx2.
• Los estudios in vitro mostraron un aumento de 2 veces en la osteogénesis de PDLSCs.
• Los modelos de rata demostraron una mejora significativa en el volumen y la densidad ósea en los defectos tratados con el hidrogel.

Conclusiones:

• Un hidrogel autoalimentado y accionado por masticación mejora eficazmente la regeneración ósea mandibular al desencadenar la liberación de NPY y activar vías osteogénicas.
• El estudio identifica la transición de fase de NPY como un mecanismo clave en la reparación ósea mediada por ES.
• Este enfoque ofrece una solución prometedora y basada en mecanismos para defectos óseos de tamaño crítico con potencial clínico.