Los huesos mantienen la homeostasis del esqueleto al equilibrar las actividades de los osteoblastos y los osteoclastos.
Introducción
Una gran diferencia entre las cosas que hacen los humanos y las cosas que hace el resto de la naturaleza es que cuando algo que hacemos se rompe, no se arregla solo. Sin embargo, rompe un hueso y comienza a sanar casi de inmediato. Esta reparación instantánea es el trabajo de un equipo diverso de tipos de células, que parecen artesanos reales llamados a remodelar y reconstruir de la noche a la mañana.
La estrategia
Un par de horas después de que un hueso se rompe, se forma alrededor de la fractura un coágulo de sangre que contiene células inmunes especiales conocidas como fagocitos (“células que comen” en griego). Los fagocitos eliminan los fragmentos óseos y cualquier microbio no deseado que esté invadiendo el sitio. Luego, se desarrolla un callo suave, hecho de colágeno, el mismo material que mantiene la piel flexible. Las células llamadas osteocitos (que simplemente significan “células óseas”) parecen coordinar el comportamiento de otros dos tipos de células, los osteoblastos (“constructores de huesos”) y los osteoclastos (“eliminadores de huesos”).
Los filamentos largos que emanan del cuerpo celular del osteocito detectan mecánicamente los cambios en la estructura del hueso y envían señales a los osteoblastos para que comiencen la construcción. Los osteoblastos trabajan en grupos para depositar cristales de calcio y fosfato en el callo de colágeno blando, endureciendo la sustancia y transformándola en tejido óseo nuevo. Finalmente, las células de osteoclastos realizan la limpieza, eliminando cualquier hueso no deseado alrededor del sitio de la fractura hasta que el hueso reparado adopte una forma similar a su apariencia antes de la lesión.
Una célula ósea de osteocito que muestra extensos filamentos (canalículos), que detectan mecánicamente los cambios en el estrés óseo y envían señales a los osteoblastos para que comiencen la construcción.
"La idea de la autocuración ha inspirado a los humanos a reimaginar por completo las cosas que hacemos y la forma en que las hacemos".
Las posibilidades
La idea de la autocuración ha inspirado a los humanos a reinventar por completo las cosas que hacemos y la forma en que las hacemos. Imaginemos, por ejemplo, puentes que pudieran reparar las microfracturas en desarrollo antes de que se convirtieran en grietas más grandes y eventualmente sacrificaran la integridad del puente. Los científicos de materiales han desarrollado modelos de hormigón autorreparable que hacen precisamente esto: llenar la matriz con pequeños kits de reparación listos para liberar su contenido para rellenar las grietas en desarrollo. Los puentes construidos de esta manera serían más seguros, durarían más y podrían reducir las grandes cantidades de material que la gente utiliza para infraestructura.
Los robots de hormigón pueden parecer poco prácticos al principio, pero pensemos en la cerámica avanzada y las aplicaciones que han tenido. También podrían existir aleaciones metálicas autorreparadoras, quizás incorporando partículas de soldadura que podrían activarse con la aplicación específica de luz, calor o corriente eléctrica. Además, no sería necesario utilizar materiales autorreparables en toda la máquina, sino que podrían utilizarse en piezas más pequeñas en puntos estratégicamente significativos de la estructura.
¿Y qué pasa con la idea de equipos de reparación integrados y vivos en nuestras construcciones? Los organismos microscópicos algún día podrían conducir no sólo a estructuras que se autocuran, sino también a estructuras que se mejoran a sí mismas, aplicando la profunda capacidad de respuesta de la naturaleza a las leyes de la física y la geometría que todavía tenemos que aprender nosotros mismos.
