La flexoelectricidad es capaz de acelerar la reparación de los huesos, según informa un equipo de investigadores del Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2). Este equipo de científicos ha logrado identificar un fenómeno electromecánico producido en nanoescala como un posible estimulador de la respuesta celular durante la reparación de una fractura.

Los científicos del ICN2 se han dado cuenta de que los huesos son flexoeléctricos, razón por la cual, la flexoelectricidad tendría un papel importantísimo en la regeneración ósea después de las microfracturas que sufren los huesos. El grupo de investigación está liderado por Gustau Catalan, y el primer autor del estudio, publicado en Advanced Materials, es Fabián Vásquez-Sancho.

Este estudio, con muchas implicaciones en el desarrollo de materiales biomiméticos autorreparables y en el campo de las prótesis, ha sido financiado por un proyecto del European Research Council (ERC). Además de dirigirse por el ICN2, ha contado con la participación del Laboratorio de Cálculo Numérico de la Universitat Politècnica de Catalunya, la École Politechnique Federale de Lausanne (Suiza) y la colaboración del Centro de Investigación en Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Costa Rica.

Regeneración de tejidos

Los especialistas en regeneración de tejidos ya sabían que los huesos generar electricidad bajo presión capaz de autorreparar. Si en un primer momento se atribuyó al colágeno la piezoelectricidad, estudios posteriores han concluido que esta cualidad puede deberse a otros factores como es la flexoelectricidad de los huesos, es decir, la propiedad que poseen ciertos materiales para emitir un voltaje al aplicarse una presión desigual.

Esta respuesta, apunta el estudio, está muy localizada y se debilita cuanto más alejamos del punto estresor. En las microfracturas se concentra en un punto anatómico pequeño que reúne la tensión máxima que puede sostenerse antes de romperse. El resultado es un campo flexoeléctrico muy grande en la zona cercana a la fractura que eclipsa cualquier efecto piezoeléctrico procedente del colágeno.

Los investigadores han sido capaces de precisar la magnitud del campo eléctrico estudiando los gradientes de tensión en los huesos y en la hidroxiapatita (mineral óseo puro). Los resultados indican que es un efecto tan grande como para que pueda detectarse por las células responsables de la reparación ósea a 50 micras de la punta de la grieta, lo que implica directamente a la flexoelectricidad.

Las células responsables de sintetizar los osteoblastos (nuevo tejido óseo) se adhieren alrededor de la punta de la fractura, razón por la cual la distribución del campo eléctrico señalaría el punto como núcleo del daño a reparar. Esto lo convertiría en una baliza móvil para situar la ubicación del extremo de una grieta a medida que se cura.