Increased migration of olfactory ensheathing cells secreting the Nogo receptor ectodomain over inhibitory substrates and lesioned spinal cord

Abstract Olfactory ensheathing cell (OEC) transplantation emerged some years ago as a promising therapeutic strategy to repair injured spinal cord. However, inhibitory molecules are present for long periods of time in lesioned spinal cord, inhibiting both OEC migration and axonal regrowth. Two families of these molecules, chondroitin sulphate proteoglycans (CSPG) and myelin-derived inhibitors (MAIs), are able to trigger inhibitory responses in lesioned axons. Mounting evidence suggests that OEC migration is inhibited by myelin. Here we demonstrate that OEC migration is largely inhibited by CSPGs and that inhibition can be overcome by the bacterial enzyme Chondroitinase ABC. In parallel, we have generated a stable OEC cell line overexpressing the Nogo receptor (NgR) ectodomain to reduce MAI-associated inhibition in vitro and in vivo. Results indicate that engineered cells migrate longer distances than unmodified OECs over myelin or oligodendrocyte-myelin glycoprotein (OMgp)-coated substrates. In addition, they also show improved migration in lesioned spinal cord. Our results provide new insights toward the improvement of the mechanisms of action and optimization of OEC-based cell therapy for spinal cord lesion.Spanish Ministry of Science and Innovation (BFU2012-32617), the Generalitat de Catalunya (SGR2014-1218), La Caixa Obra Social Foundation, and the Basque Foundation of Health and Innovation Research (BIO12/AL/004) to JADR. RG was supported by Fondo de Investigaciones Sanitarias (PI11-00075) and work in FW’s lab was supported by grants from the Dirección General de Ciencia y Tecnologia-DGCYT-(SAF2012-39148-C03-01), and EU-FP7-2009-(CT222887), as well as an institutional grant from the ‘Fundación ArecesPeer Reviewe

Diseño de una prótesis de natación rentable para pacientes de amputación tibial

swim fin prosthesis has been manufactured for a transtibial amputee patient by 3D printers using glycol-modified polyethylene terephthalate associated with a video recording analyzer that allows the measurement of the angles of the participant's residual limb. The data provided by the study indicate that the knee flexors present, according to Daniel's scale, the strength of 3.5, the knee extension (quadriceps-rectus femoris) a strength of 4, and the adductors (adductor medius) and abductors (gluteus medius, tensor fascia lata) a strength of 4. Mathematical modeling was performed to determine the critical loading conditions, considering some parameters that affect the mechanics of the transtibial amputee's kick, such as the angular velocity of the kick, drag force, and flipper geometry. Similarly, the mechanical strength of the prosthesis was evaluated by finite element analysis, and it was determined that given the angular velocity of the prosthesis, the maximum stress Von Miss 31.78MPa. In tests, the equipment operated at a pressure of 6.1 kPa

Chemotactic TEG3 Cells' Guiding Platforms Based on PLA Fibers Functionalized With the SDF-1 alpha/CXCL12 Chemokine for Neural Regeneration Therapy

Following spinal cord injury, olfactory ensheathing cell (OEC) transplantation is a promising therapeutic approach in promoting functional improvement. Some studies report that the migratory properties of OECs are compromised by inhibitory molecules and potentiated by chemical concentration differences. Here we compare the attachment, morphology, and directionality of an OEC-derived cell line, TEG3 cells, seeded on functionalized nanoscale meshes of Poly(l/dl-lactic acid; PLA) nanofibers. The size of the nanofibers has a strong effect on TEG3 cell adhesion and migration, with the PLA nanofibers having a 950 nm diameter being the ones that show the best results. TEG3 cells are capable of adopting a bipolar morphology on 950 nm fiber surfaces, as well as a highly dynamic behavior in migratory terms. Finally, we observe that functionalized nanofibers, with a chemical concentration increment of SDF-1α/CXCL12, strongly enhance the migratory characteristics of TEG3 cells over inhibitory substrates

MECANISMOS MOLECULARES INVOLUCRADOS EN LA DIFERENCIACIÓN DE CÉLULAS MADRE EN LINAJES GLIALES

A pesar del hecho que diferentes tipos de células tienen diferentes funciones y morfologías, todas descienden de una célula ancestral común, conocidas también como células madre, por lo que esencialmente comparten el mismo ADN. Lo que las diferencia es la dinámica molecular, lo cual implica regular modificaciones químicas en el microambiente interno de las células con el fin de modular el nicho de un tejido o un órgano.  Uno de los principales objetivos de este artículo de revisión, es recapitular el desarrollo normal del organismo y como se puede aprovechar la capacidad regenerativa endógena de las células madre. Este articulo define los conceptos claves en biología de células madre con respecto al sistema nervioso, presenta una descripción general del desarrollo de las células oligodendrociticas y su importancia en el desarrollo de la mielinización, el cual requiere un modelo experimental en el que los axones neuronales y los oligodendrocitos se puedan controlar y manipular durante el proceso.

Avances en Biocerámicas para la Regeneración Ósea: De Materiales Bioinertes a Compuestos Bioactivos

Este artículo ofrece una revisión sistemática de la evolución de los biomateriales cerámicos utilizados en la regeneración de tejido óseo, desde cerámicas tradicionales bioinertes hasta biocerámicas bioactivas y reabsorbibles. La metodología incluyó una revisión exhaustiva de la literatura utilizando bases de datos principales como PubMed, Scopus, Web of Science, y Google Scholar. Se aplicaron estrategias de búsqueda detalladas con palabras clave específicas y operadores booleanos, seleccionando estudios que aportaban directamente al entendimiento del desarrollo y aplicaciones de biocerámicas en la regeneración ósea. La transición de materiales como la alúmina y la zirconia hacia compuestos más avanzados como el fosfato de calcio y el vidrio bioactivo es analizada en detalle. Se discute cómo estas generaciones sucesivas han mejorado la interacción con el tejido óseo, desde la simple osteointegración hasta la facilitación de la osteogénesis y angiogénesis. Se enfatiza la importancia de la microestructura y la composición química en la eficacia de la integración de estos materiales con el tejido óseo, incluyendo el impacto de la porosidad y la superficie superficial en la respuesta biológica. Adicionalmente, se examina el papel de las últimas innovaciones en biocerámicas, como aquellas que ofrecen liberación controlada de fármacos y agentes bioactivos en la mejora de los resultados de la regeneración ósea. Este trabajo subraya la relevancia de un enfoque interdisciplinario en la investigación de biomateriales, combinando conocimientos de la biología ósea, la química de materiales, y la ingeniería de tejidos para el diseño de soluciones más efectivas y personalizadas en la regeneración de tejido óseo.   This article provides a systematic review of the evolution of ceramic biomaterials used in bone tissue regeneration, from traditional bioinert ceramics to bioactive and resorbable bioceramics. The methodology included a comprehensive literature review using major databases such as PubMed, Scopus, Web of Science, and Google Scholar. Detailed search strategies with specific keywords and Boolean operators were applied, selecting studies that directly contribute to the understanding of the development and applications of bioceramics in bone regeneration. The transition from materials such as alumina and zirconia to more advanced compounds like calcium phosphate and bioactive glass is analyzed in detail. It discusses how these successive generations have improved interaction with bone tissue, from simple osteointegration to facilitating osteogenesis and angiogenesis. The importance of microstructure and chemical composition in the effectiveness of integrating these materials with bone tissue is emphasized, including the impact of porosity and surface area on the biological response. Additionally, the role of the latest innovations in bioceramics, such as those offering controlled release of drugs and bioactive agents in improving bone regeneration outcomes, is examined. This work highlights the relevance of an interdisciplinary approach in biomaterials research, combining knowledge from bone biology, materials chemistry, and tissue engineering to design more effective and personalized solutions in bone tissue regeneration

Advancements in blood rheology and hemodynamics simulation with a brief history

Blood rheology is a complex field of study that investigates blood flow behavior, vital for understanding its role in physiological and pathological conditions. This article delves into various rheological models that describe blood behavior, ranging from Generalized Newtonian models to more sophisticated thixotropic and elastoviscoplastic models. One such model, the Horner-Armstrong-Wagner-Beris (HAWB) model, offers valuable insights into the dynamic interplay of reversible and irreversible phenomena in blood flow. Recent advancements, such as the mHAWB framework, provide enhanced accuracy and versatility in modeling blood rheology, holding great potential for diagnostic and therapeutic applications. Moreover, microscopic and mesoscopic simulations have paved the way for deeper insights into blood behavior, bridging the gap between theory and experiment. Multiscale models offer a promising approach to capturing the complexities of blood rheology at various length scales. Finally, we explore the clinical implications of blood rheology, including its significance in conditions like polycythemia, neonatal respiratory distress, and circulatory inadequacy. By understanding blood rheology comprehensively, we can advance our knowledge of complex blood flow dynamics and its potential applications in healthcare

Modulación de las propiedades migratorias de las células de la glia envolvente

[spa] Las células de la glía envolvente olfatoria surgen hace algunos años como una estrategia prometedora para reparar la médula espinal lesionada. Sin embargo, diversas moléculas inhibitorias están presentes durante largo tiempo en la médula espinal lesionada siendo capaces de inhibir tanto la migración de las OECs como la regeneración axonal. Dos de estas familias de moléculas, los condroitín sulfato proteoglicanos (CSPGs) y las moléculas inhibitorias de la mielina (MAIs) son capaces de desencadenar respuestas inhibitorias redundantes en los axones. Aquí nosotros analizamos las propiedades de las MAIs y el CSPG en la migración de las OECs. Además, con tal de evitar el efecto inhibitorio de las MAIs se ha generado una línea estable de OECs capaces de sobreexpresar el ectodominio de Nogo Receptor (NgR). Los resultados indican que las células manipuladas genéticamente son capaces de migrar distancias más largas que las células no modificadas sobre las MAIs. Además, las células que expresan el ectodominio NgR también migran distancias más largas en la médula espinal lesionada. Complementariamente, hemos utilizado un sistema de microfluídica abierto con pocillos de cultivo de células para controlar con precisión microambientes neuronales, con tal de ser capaces de imitar el transporte axonal y la formación sináptica. Hemos demostrado que el uso de sistemas lab-on-a-chip para co-cultivos de motoneuronas con células C2C12, línea celular de miotubos, permite biomimetizar la unión neuromuscular. Además, mediante la integración de técnicas de microscopía en tiempo real de Ca+2 hemos demostrado funcionalidad de los NMJ en los chips a través de transientes de calcio inducidos por KCl en miotubos conectados. Esta plataforma puede potencialmente convertirse en una herramienta útil para análisis experimental in vitro para investigación básica de la NMJ.[eng] Olfactory ensheathing cell transplantation emerged some years ago as a promising therapeutical strategy to repair injured spinal cord. However, inhibitory molecules are present for long times in lesioned spinal cord inhibiting both OEC migration and axonal regrowth. Two of these families of molecules, chondroitin sulphate proteoglycans (CSPG) and myelinderived molecules (MAIs), are able to trigger redundant inhibitory responses in lesioned axons. Here we analysed the inhibitory properties of MAIs o CSPGs in OEC migration. In addition, to avoid MAIs associated inhibition we generated a stable OEC cell line overexpressing the Nogo Receptor (NgR) ectodomain. Results indicate that engineered cells migrate longer distances than unmodified OECs over MAIs-coated substrates. In addition, cells expressing the NgR ectodomain also migrate longer distances in lesioned spinal cord. Complementarily, we have utilized a microfluidic system with large open cell culture reservoirs to precisely control neuronal microenvironments, capable of mimicking axon transport and synapse formation and to facilitate their analysis. We demonstrate using this labon-a-chip system for long-term motoneuron co culture with C2C12-derived myotubes to mimic neuro-muscular junction (NMJ) formation. Furthermore, by integration with a calcium (Ca+2) imaging technique, we have proved the NMJ functionality in-chip through KCl-induced Ca+2 transient in connected myotubes. This platform can potentially become a useful tool as a straightforward, reproducible, and high-throughput in vitro model for basic NMJ research, and for high-throughput drug screenin

Development of hydrogels in biomedicine applications

Dentro de los biomateriales más ampliamente utilizado en estudios de biomedicina para la regeneración del sistema nervioso se encuentran los hidrogeles y que corresponden a redes polimericas con alta capacidad de absorción de agua. Los hidrogeles son biomateriales capaces de ser incorporados en el cuerpo humano sin generar la perturbación del ecosistema neuronal y promover distintos procesos celulares. Las ventajas del uso de hidrogeles vienen dadas por su gran biocompatibilidad y su gran capacidad regenerativa in situ, lo que los hace excelentes candidatos para aplicaciones en el problemas patológicos humanos. Sus aplicaciones biomédicas son diversas, destacando su papel como sistemas de liberación sostenida de fármacos, lo que representa una alternativa para la regeneración de tejido dañado; además son andamios tridimensionales para diversas terapias celulares, proporcionando un microambiente con propiedades biomiméticas que permite la expresión diferencial de comportamientos celulares que promueven la recuperación del tejido dañado. Esta característica lo hace de alta relevancia en la medicina regenerativa enfocada en la reparación de sistema nervioso en distintas neuropatologías, pues la anatomía de este sistema es altamente compleja y delicada. Actualmente, el estudio de los hidrogeles como posibles biomateriales promotores de la regeneración axonal es un tema muy dinámico y gran potencial en posibles aplicaciones preclinicas

Mecanismos moleculares involucrados en la diferenciación de células madre en linajes gliales.

A pesar del hecho que diferentes tipos de células tienen diferentes funciones y morfologías, todas descienden de una célula ancestral común, conocidas también como células madre, por lo que esencialmente comparten el mismo ADN. Lo que las diferencia es la dinámica molecular, lo cual implica regular modificaciones químicas en el microambiente interno de las células con el fin de modular el nicho de un tejido o un órgano.Uno de los principales objetivos de este artículo de revisión, es recapitular el desarrollo normal del organismo y como se puede aprovechar la capacidad regenerativa endógena de las células madre. Este articulo define los conceptos claves en biología de células madre con respecto al sistema nervioso, presenta una descripción general del desarrollo de las células oligodendrociticas y su importancia en el desarrollo de la mielinización, el cual requiere un modelo experimental en el que los axones neuronales y los oligodendrocitos se puedan controlar y manipular durante el proceso

Advancements in mems and nems from bio-tribological perspective

Biotribology is a field dedicated to the understanding of many sliding and frictional interfaces in living tissue. The field gained popularity in the 1990´s due to miniaturization of electromechanical components which prompted issues related to grinding and wear at smaller scales. This is, since MEMs and NEMS have gained control over medication, biotechnology, optics, hardware, and avionics and, due to the scale, continuum mechanics cannot accurately describe such nanoscale phenomena. MEMs and NEMS are increasingly used in industrial and defense applications. In chemistry these devices allow smaller reagent volumes and faster reaction times, and the simultaneous execution of multiple types of analyses. In biotechnology, these are used to examine DNA or proteins in order to detect ailments or find new medications. They are also known as DNA arrays, and they're capable of identifying thousands of genes at once. In the pharmaceutical industry, they serve as drug delivery systems. Indeed there are several applications for such kind of devices and in order to increase the number of fields of application, it is necessary to overcome several tribological challenges. Thus, this review focuses on tribology in Bio MEMS/NEMS, its applications, advancements and challenges since device miniaturization is one of the frontier technologies of the 21st centur