Identificación de biomateriales para uso en ingeniería de tejido de piel-revisión

Una de las áreas emergentes en el ámbito médico es la ingeniería de tejidos. Dentro de ella los avances más notorios y avanzados se encuentran en la aplicación a traumatismos de piel. El importante número de personas afectadas ya sea por heridas, quemaduras o enfermedades ha hecho de esta aplicación una de las más estudiadas en los últimos años. En este trabajo se realizó una revisión bibliográfica sobre diferentes materiales comerciales y no comerciales empleados en el proceso de recuperación de tejido de piel. La búsqueda incluyó una recopilación de conceptos relacionados con el área de ingeniería de tejidos y analizó las ventajas y desventajas de diferentes materiales naturales y sintéticos empleados como sustitutos dérmicos, epidérmicos y dérmicos-epidérmicos. Los hallazgos señalan un amplio camino por recorrer en la creación de nuevos materiales y técnicas que permitan una mejor asociación de nuevos materiales con las funciones completas de la piel. Reconociendo sin embargo el gran apoyo que los biomateriales naturales y sintéticos actuales están representando para la reposición de piel de personas actualmente afectadas. Se enmarca también como un área potente de aplicación, el desarrollo de materiales en base al uso de nanomateriales, los cuales permiten hacer las modificaciones estructurales al material base, generando dominio sobre respuestas deseadas específicas.Ingeniero Biomédicopregrad

Diseño y evaluación in vitro de un implante bifásico bioactivo para la reparación de defectos osteocondrales.

RESUMEN: M.C. Nidia Karina Moncada Saucedo Fecha de Graduación: julio de 2019 Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Medicina Candidato para el grado de Doctoren Ciencias con orientación en Biología Molecular e Ingeniería Genética Título del Estudio: Diseño y evaluación in vitro de un implante bifásico bioactivo para la reparación de defectos osteocondrales Área de Estudio: Ingeniería Tisular Número de páginas: 130 INTRODUCCIÓN: Las lesiones del tejido osteocondral frecuentemente conducen a una incapacidad, lo que genera un problema de alto costo para el sector salud. Un abordaje actual para solucionar este problema es la ingeniería tisular, mediante la construcción de implantes osteocondrales biomiméticos que permitan la síntesis de proteínas propias de la matriz y con propiedades biomecánicas similares al tejido nativo. En este trabajo se diseñó, construyó y caracterizó in vitro un nuevo implante bifásico, biomimético y bioactivo basado en tres biomateriales: matriz de cartílago bovino (MCB) y fibroína de seda (FS) para mimetizar el cartílago, y matriz de hueso bovino (MHB) para mimetizar el hueso subcondral. OBJETIVO: Diseñar y construir un nuevo andamio bifásico, biomimético y bioactivo a partir de MCB/FS-MHB para la reparación de defectos osteocondrales y evaluar in vitro sus propiedades biológicas. MÉTODOS: Se descelularizó la MCB con SDS y/o buffers hipotónicos y la MHB con peróxido de hidrógeno. Se generaron tres grupos experimentales de andamios bifásicos con diferentes proporciones de NaCl (como porógeno) y MCB, además de un grupo sin MCB. Se caracterizó su microestructura por microscopia electrónica de barrido (MEB) y microtomografía computarizada (micro-CT). Se aislaron células madre derivadas de tejido adiposo humanas (hADSCs) y se cultivaron en medio xeno-free, se caracterizó su inmunofenotipo por citometría de flujo y su capacidad multipotencia por histologías (rojo de alizarina, azul de Alcian y rojo oleoso). Se cultivaron en monocapa con o sin medio condrogénico y se sembraron en el andamio. Se evaluó su capacidad de adhesión celular (después de 7 días de cultivo) en el andamio por MEB y su proliferación celular (después de 15 días de cultivo) con azul alamar; además de su capacidad para producir matriz de novo por histologías (tricrómico de Masson, H&E, safranina O, azul de toluidina, rojo de picrosirio) e inmunohistoquímicas (COL I, COL II y AGC). Se evaluó la influencia del microambiente en la expresión génica por qRT-PCR (al día 14 de cultivo) para COL I, COL II, COL X, AGC, PA, SOX-9, RUNX-2. RESULTADOS: La MCB mostró una descelularización del 91.6%, una conservación de fibras de colágeno del 86%, 58.23% de agrecano y 49.4% de COL II. Se logró el ensamblaje del andamio bifásico con una metodología reproducible, donde la porosidad total fue de 75% para la fase de “cartílago” y 76% para la fase de “hueso”. Las hADSCs aisladas mostraron un inmunofenotipo característico (CD105+, CD90+, CD73+, CD44+, CD14- CD45-, HLA-ABC+ y HLA-DR-) y capacidad de diferenciación al linaje condrogénico, osteogénico y adipogénico. Las hADSCs mostraron capacidad de adhesión y proliferación celular en el andamio, además de producción de matriz de novo que expresaba COL II y AGC. A pesar de que no hubo diferencias significativas a nivel mensajero, la presencia de la MHB regula a la baja la expresión de marcadores osteogénicos para la fase de “hueso” y potencia la expresión de COL II. CONCLUSIÓN: Se generó un nuevo modelo de implante bifásico biomimético y bioactivo de tres componentes (MCB/FS-MHB) con una metodología altamente reproducible, el cual provee un entorno temporal que ayuda a la infiltración, adhesión, proliferación y diferenciación de hADSCs que son capaces de expresar marcadores condrogénicos, incluso sin estímulo químico; produciendo una MEC con presencia de COL II, para su aplicación en la regeneración de lesiones osteocondrales

Películas de polímeros naturales para posible reemplazo dural

A causa de accidentes, enfermedades y/o problemas congénitos y diferentes procedimientos neuroquirúrgicos, frecuentemente se compromete la integridad de la duramadre, que es la membrana fibrosa que recubre el cerebro y la médula espinal. El daño a la duramadre debe repararse para proteger la corteza subyacente, evitar daños en los tejidos corticales y fugas de líquido cefalorraquídeo (LCR). Cuando no se puede lograr el cierre primario, comúnmente se utiliza un sustituto para sellar y reparar el defecto dural. Numerosos materiales se han implementado para reconstruir la duramadre dañada, desde láminas de metal y tejidos corporales (autólogos, homólogos), hasta xenoinjertos y materiales biosintéticos. Un sustituto dural ideal debería restaurar adecuadamente la continuidad de la duramadre y prevenir la fuga del LCR, mientras minimiza la infección. Las propiedades del material deben facilitar la sutura y/o adherencia, también deben imitar el comportamiento de la duramadre natural para permitir que se cubran fácilmente los tejidos corticales. Además, un sustituto de duramadre apropiado minimizará la inflamación del tejido local y preferiblemente fomentará la infiltración de las células y la vascularización, para acelerar la reconstrucción de la duramadre nativa; sin inducir resultados no deseados de fibrosis o adherencias corticales. No obstante, la búsqueda extensiva de un óptimo sustituto dural se ha extendido por más de un siglo y ha abarcado más de 50 materiales diferentes, todos tienen limitaciones y desventajas como la formación de adherencias, malas propiedades físicas y mecánicas, reacciones inflamatorias, alto costo y dificultad para obtener, almacenar y procesar. Por lo anterior, los recientes adelantos en el campo de la ingeniería y los materiales para aplicaciones biomédicas, han estimulado la necesidad de desarrollar compuestos de polímeros naturales que permiten obtener propiedades importantes como buena resistencia mecánica, aumento de la actividad antimicrobiana, biocompatibilidad y bioactividad, por lo que en esta investigación se desarrolló un compuesto de quitosano, quitina y fibroína de seda extraída directamente de los capullos del gusano de seda Bombyx mori, debido a que estos materiales son biocompatibles y cada uno de ellos presenta propiedades físicas y químicas adecuadas para su uso en medicina regenerativa con potencial aplicación como remplazo dural

Avances y perspectivas de la ingeniería 4.0

Este libro es resultado de los trabajos finales presentados en el I Congreso Internacional de Ingeniería 4.0 realizado los días 24 y 25 de octubre de 2019 organizado por la Facultad de Ingeniería de la Universidad Libre Seccional Pereira

Análisis in vitro del potencial angiogénico de las células troncales de la fracción vascular estromal y de la médula ósea; potencial aplicación en Disfunción Eréctil Vascular.

En la actualidad, la medicina regenerativa está siendo ampliamente explorada para dar solución a ciertas condiciones que afectan la salud de una gran cantidad de personas a nivel mundial y, como su nombre lo indica, ésta hace uso de los mecanismos intrínsecos de la economía corporal para regenerar un órgano o tejido que ha sido lesionado. Una de las herramientas vitales en este contexto son las células troncales; las cuales son capaces de estimular y apoyarlos procesos de regeneración

Aerogeles Bioactivos Para Ingeniería Tisular Ósea

Los biomateriales son materiales diseñados para actuar en conjunción con sistemas biológicos con el fin de evaluar, tratar, aumentar o reemplazar algún tejido, órgano o función del sistema biólogico diana. En este trabajo se tratará de forma introductoria qué se entiende por biomaterial y las características que éstos deben tener para ejercer como tales. Los aerogeles son materiales que poseen unas características muy interesantes como biomaterial, y en especial en ingeniería de tejidos, por su alta porosidad, superficie específica e interconexión de su estructura interna. Además, por la versatilidad que poseen los métodos de síntesis de aerogeles, éstos pueden reforzar sus características e incluir otras propiedades interesantes formando parte de materiales compuestos. Por ello, se presenta un estudio general sobre los aerogeles que permita entender la naturaleza y propiedades de éstos para culminar en la exposición del aerogel como biomaterial en ingeniería de tejidos ósea.Universidad de Sevilla. Grado en Físic

Nanocompuestos de quitosano aplicados al campo de la medicina regenerativa. Una revisión sistemática

Chitosan is a biopolymer obtained from the chitin found in the exoskeleton of crustaceans, insects, arachnids and the cell wall of fungi. Recent research has confirmed the use of chitosan as a promising biomaterial due to its characteristics such as porous structure, the capacity of chemical modification, high affinity to macromolecules in vivo, among others. The aim of this systematic literature review was to evaluate the applications of chitosan as a biomaterial in regenerative medicine. A literature search was conducted between 2013-2018 in PubMed, Scopus, Web of Science and Embase databases. In this review, the “ToxRTool” (Toxicological data Reliability Assessment Tool) was used to assess the inherent quality or reliability of selected studies at the methodological level . The results showed that the chitosan nanocomposites are being studied mainly using in vitro methodologies (92.59%), diverse coupling components, and in multiple applications. However, the lack of methodological information concerning the use of controls for the experiments make reproducibility difficult and constrain the subsequent development of in vivo studies. The ToxRTool was found useful to identify eight studies (29.6%) as “Reliable without Restrictions” and 19 studies (70.4%) as “Reliable with restrictions”, indicating that more carefully studies concerning the toxicity of chitosan nanocomposites are required. Chitosan is a versatile biomaterial, which has allowed its incorporation into a wide variety of components, improving its biological, mechanical and physical properties, thus obtaining nanocomposites that are increasingly useful and effective for nanomedicine use.El quitosano es un biopolímero obtenido de la quitina presente en el exoesqueleto de crustáceos, insectos, arácnidos y en la pared celular de los hongos. Investigaciones recientes han confirmado el uso del quitosano como biomaterial prometedor debido a características como estructura porosa, facilidad de modificación química, alta afinidad hacia macromoléculas in vivo, entre otras. El objetivo de este trabajo fue evaluar las aplicaciones del quitosano como biomaterial en medicina regenerativa. Se realizó una búsqueda de la literatura en el período comprendido entre 2013-2018 en las bases de datos PubMed, Scopus, Web of Science y Embase. En esta revisión, la herramienta “ToxRTool” (Toxicological data Reliability Assessment Tool) se usó para evaluar la calidad y confiabilidad metodológica de los estudios evaluados. Los nanocompuestos de quitosano se están evaluando con metodologías in vitro (92.59%), empleando diversos componentes de acople y en múltiples aplicaciones. Sin embargo, la falta de información metodológica con relación al uso de controles en los estudios dificulta la reproducibilidad de los mismos e introducen limitaciones para el posterior desarrollo de estudios in vivo. La herramienta ToxRTool fue útil para identificar ocho estudios (29.6%) como “Confiable sin restricciones” y 19 estudios (70.4%) como “Confiable con restricciones”, indicando que se requieren estudios más cuidadosos con relación a la toxicidad de los nanocompuestos de quitosano. El quitosano es un biomaterial versátil lo que ha permitido su incorporación en una amplia variedad de componentes mejorando sus propiedades biológicas, mecánicas y físicas, obteniendo así nanocompuestos cada vez más útiles y eficaces para uso nanomedicina

Biodeterioro de la seda

La seda es una fibra proteica compuesta por sericina y fibroína, producida principalmente por el gusano de seda Bombyx mori. Se trata de un biomaterial muy resistente, brillante, con cualidades únicas de flexibilidad, resistencia y tracción que ha llamado la atención desde hace miles de años en la industria textil. Como fibra proteica natural está sometida a biodeterioro a causa de los microorganismos, tanto de hongos como de bacterias. Por lo tanto, el objetivo principal del trabajo es determinar cómo la seda está predispuesta al ataque de los microorganismos y cuáles de ellos pueden deteriorarla, además de saber prevenirlo a través de métodos de control y prevención. Esto es muy importante debido a que muchos tejidos de seda presentan un elevado valor histórico y cultural, siendo de vital importancia preservarlos en condiciones adecuadas de almacenamiento y mantenimiento con vistas a aumentar su longevidad. Por otro lado, la seda, desde el punto de vista de la ingeniería de tejidos, es considerada como un biomaterial novedoso y puntero ya que al ser biocompatible, resistente y biodegradable permite su utilización para la formación de nuevos tejidos “in vivo”. En este sentido tiene, además, el valor añadido de facilitar la adhesión de las células, estimulando su crecimiento y permitiendo la diferenciación celular. Estos aspectos, dada su importancia, también han sido abordados en este trabajo

Nanocompuestos de quitosano aplicados al campo de la medicina regenerativa. Una revisión sistemática

Chitosan is a biopolymer obtained from the chitin found in the exoskeleton of crustaceans, insects, arachnids and the cell wall of fungi. Recent research has confirmed the use of chitosan as a promising biomaterial due to its characteristics such as porous structure, the capacity of chemical modification, high affinity to macromolecules in vivo, among others. The aim of this systematic literature review was to evaluate the applications of chitosan as a biomaterial in regenerative medicine. A literature search was conducted between 2013-2018 in PubMed, Scopus, Web of Science and Embase databases. In this review, the “ToxRTool” (Toxicological data Reliability Assessment Tool) was used to assess the inherent quality or reliability of selected studies at the methodological level . The results showed that the chitosan nanocomposites are being studied mainly using in vitro methodologies (92.59%), diverse coupling components, and in multiple applications. However, the lack of methodological information concerning the use of controls for the experiments make reproducibility difficult and constrain the subsequent development of in vivo studies. The ToxRTool was found useful to identify eight studies (29.6%) as “Reliable without Restrictions” and 19 studies (70.4%) as “Reliable with restrictions”, indicating that more carefully studies concerning the toxicity of chitosan nanocomposites are required. Chitosan is a versatile biomaterial, which has allowed its incorporation into a wide variety of components, improving its biological, mechanical and physical properties, thus obtaining nanocomposites that are increasingly useful and effective for nanomedicine use.El quitosano es un biopolímero obtenido de la quitina presente en el exoesqueleto de crustáceos, insectos, arácnidos y en la pared celular de los hongos. Investigaciones recientes han confirmado el uso del quitosano como biomaterial prometedor debido a características como estructura porosa, facilidad de modificación química, alta afinidad hacia macromoléculas in vivo, entre otras. El objetivo de este trabajo fue evaluar las aplicaciones del quitosano como biomaterial en medicina regenerativa. Se realizó una búsqueda de la literatura en el período comprendido entre 2013-2018 en las bases de datos PubMed, Scopus, Web of Science y Embase. En esta revisión, la herramienta “ToxRTool” (Toxicological data Reliability Assessment Tool) se usó para evaluar la calidad y confiabilidad metodológica de los estudios evaluados. Los nanocompuestos de quitosano se están evaluando con metodologías in vitro (92.59%), empleando diversos componentes de acople y en múltiples aplicaciones. Sin embargo, la falta de información metodológica con relación al uso de controles en los estudios dificulta la reproducibilidad de los mismos e introducen limitaciones para el posterior desarrollo de estudios in vivo. La herramienta ToxRTool fue útil para identificar ocho estudios (29.6%) como “Confiable sin restricciones” y 19 estudios (70.4%) como “Confiable con restricciones”, indicando que se requieren estudios más cuidadosos con relación a la toxicidad de los nanocompuestos de quitosano. El quitosano es un biomaterial versátil lo que ha permitido su incorporación en una amplia variedad de componentes mejorando sus propiedades biológicas, mecánicas y físicas, obteniendo así nanocompuestos cada vez más útiles y eficaces para uso nanomedicina

Desarrollo de un biopolímero tipo seda-elastina con propiedades antinflamatorias para la cicatrización de heridas

La cicatrización de heridas causadas por aquellas enfermedades con altas complicaciones médicas como la diabetes es un proceso complejo que requiere cada vez más del empleo de materiales de ingeniería tisular para ayudar a la reparación del tejido dañado. En los últimos años en la investigación biomédica se ha trabajo en el diseño de polímeros tipo seda-elastina, que por sus características físico-mecánicas y biológicas aportan buenas propiedades como biomateriales en aplicaciones biomédicas. Este trabajo se enfoca en la producción de dos polímeros de esta familia: EIS2R6 y TGFβEIS2R6 para la obtención de hidrogeles con aplicaciones en la cicatrización de heridas. Se transformaron los vectores de expresión génica en E. coli para su posterior producción y purificación mediante ciclos de transición inversa y se caracterizaron los polímeros por diferentes técnicas (SDS-PAGE, MALDI-TOF, RMN y DLS). Ambos polímeros fueron capaces de formar hidrogeles a la concentración 120 mg/mL a la temperatura fisiológica. Los resultados obtenidos en este trabajo son concluyentes para el desarrollo de sistemas poliméricos de hidrogeles para su futura evaluación en la cicatrización de heridas.Departamento de Bioquímica y Biología Molecular y FisiologíaMáster en Investigación Biomédic