Decellularized ECM-Derived Hydrogels: Modification and Properties

Extracellular matrix (ECM) hydrogels are water-swollen fibrillary three-dimensional (3D) networks where collagen type I is the major component. The hierarchical network formed by the polymerization of tropocollagen molecules with enhanced properties is an attractive template for generating biomaterials. The mammalian tissue source from which collagen is extracted and its consequent modification are variables that impact the physicochemical and biological properties of the collagen network. This chapter has the purpose to provide a review of the research of different strategies to modify and characterize the properties of decellularized ECM-derived hydrogels in the context of safe biomaterials with immunomodulatory properties

Stability and mechanical evaluation of bovine pericardium cross-linked with polyurethane prepolymer in aqueous medium

The present study investigates the potential use of non-catalyzed water-soluble blocked polyurethane prepolymer (PUP) as a bifunctional cross-linker for collagenous scaffolds. The effect of concentration (5, 10, 15 and 20%), time (4, 6, 12 and 24 h), medium volume (50, 100, 200 and 300%) and pH (7.4, 8.2, 9 and 10) over stability, microstructure and tensile mechanical behavior of acellular pericardial matrix was studied. The cross-linking index increased up to 81% while the denaturation temperature increased up to 12 °C after PUP crosslinking. PUP-treated scaffold resisted the collagenase degradation (0.167 ± 0.14 mmol/g of liberated amine groups vs. 598 ± 60 mmol/g for non-cross-linked matrix). The collagen fiber network was coated with PUP while viscoelastic properties were altered after cross-linking. The treatment of the pericardial scaffold with PUP allows (i) different densities of cross-linking depending of the process parameters and (ii) tensile properties similar to glutaraldehyde method

Decellularization of pericardial tissue and its impact on tensile viscoelasticity and glycosaminoglycan content

Bovine pericardium is a collagenous tissue commonly used as a natural biomaterial in the fabrication of cardiovascular devices. For tissue engineering purposes, this xenogeneic biomaterial must be decellularized to remove cellular antigens. With this in mind, three decellularization protocols were compared in terms of their effectiveness to extract cellular materials, their effect on glycosaminoglycan (GAG) content and, finally, their effect on tensile biomechanical behavior. The tissue decellularization was achieved by treatment with t-octyl phenoxy polyethoxy ethanol (Triton X-100), tridecyl polyethoxy ethanol (ATE) and alkaline treatment and subsequent treatment with nucleases (DNase/RNase). The quantified residual DNA content (3.0 ± 0.4%, 4.4 ± 0.6% and 5.6 ± 0.7% for Triton X-100, ATE and alkaline treatment, respectively) and the absence of nuclear structures (hematoxylin and eosin staining) were indicators of effective cell removal. In the same way, it was found that the native tissue GAG content decreased to 61.6 ± 0.6%, 62.7 ± 1.1% and 88.6 ± 0.2% for Triton X-100, ATE and alkaline treatment, respectively. In addition, an alteration in the tissue stress relaxation characteristics was observed after alkaline treatment. We can conclude that the three decellularization agents preserved the collagen structural network, anisotropy and the tensile modulus, tensile strength and maximum strain at failure of native tissue

Zoonosis, cambio climático y sociedad

La sociedad contemporánea se enfrenta a uno de los retos más grandes de la historia humana, el calentamiento global, mismo que acarrea enormes consecuencias, tales como los disturbios climáticos, así como los patrones de las enfermedades de origen animal transmisibles al hombre. Precisamente ante este escenario las instituciones educativas de nivel superior deben dar cumplimiento a su responsabilidad y ser las generadoras de alternativas de solución mediante el trabajo especializado de investigación; y para ello, la pesquisa científica es la mejor de las alternativas a nuestro alcance para comprender y encarar estos desafíos.Universidad Autónoma del Estado de México y Ediciones y Gráficos Eón, S.A. de C.V

Editorial

Los suelos son un recurso no renovable, lo que significa que su pérdida y desde épocas remotas, millones de años atrás, las comunidades vegetales y los suelos han evolucionado ante los cambios del ambiente natural. Esta evolución ha permitido a la vegetación dotarse de equilibrios y espacios de adaptación, que observamos en la actualidad en los diferentes biomas del mundo y en los grupos de suelos asociados a ellos.    En este proceso también se dieron cambios en la fauna terrestre, de la cual se mencionan cinco periodos de extinción provocada por eventos naturales; la sexta extinción se produjo desde inicios del Holoceno (hace 12,000 años), en los albores de la agricultura y la ganadería, y es atribuible a la acción humana. Ligado a ello, la tasa de extinción de fauna se ha acelerado de manera espectacular en los últimos 50 años.    Hace 12 mil años inició el último periodo interglaciar, con la elevación gradual de la temperatura ambiente, y se espera que el siguiente periodo glaciar suceda en 50 mil años, así que tenemos un verano cálido y húmedo prolongado para tomar decisiones; sin embargo, la actividad humana con el cambio de uso del suelo de bosques y selvas a pastizales y campos de cultivo está liberando a la atmósfera el carbono acumulado en el suelo y la vegetación, contribuyendo con ello al incremento de la temperatura ambiente.    El calentamiento está modificando los ciclos naturales en el planeta y hay incertidumbre en cuanto al comportamiento del clima. Se producen tormentas torrenciales, huracanes violentos, sequías prolongadas, frecuentes inundaciones y elevación gradual del nivel del mar. Este efecto aditivo al calentamiento global por actividades humanas debe ser minimizado con medidas de manejo que permitan capturar parte del carbono atmosférico en las plantas y en el suelo. Al mismo tiempo, es imperante un aumento en la producción agrícola para satisfacer las necesidades de alimentación de la población humana en crecimiento.    En este contexto surge una pregunta crucial: ¿Cómo conciliar a través del uso del suelo la mitigación del cambio climático y un aumento en la producción de alimentos?    La respuesta no es simple. La FAO menciona la necesidad de practicar una “agricultura climáticamente inteligente” y brinda algunas pautas; no obstante, se requiere un gran esfuerzo y una conjunción de voluntades. Algunos datos para recapacitar al respecto:    En la actualidad, el 95% de nuestros alimentos provienen directa o indirectamente de los suelos.    Los suelos son un recurso no renovable, lo que significa que su pérdida y de gradación no son reversibles en el curso de una vida humana. Se requieren en promedio 2 mil años para la formación de 10 cm de suelo. Aproximadamente 33% de los suelos de nuestro planeta están hoy en día degradados.    Parece un panorama desolador, pero hay opciones factibles que parten justamente desde los propios suelos. Más bien, del valor y uso que los seres humanos les demos y que empieza desde la propia interpretación del concepto de suelo. ¿Es un elemento natural que podemos explotar por los beneficios que nos brinda o es “la tierra” en una concepción más amplia, con la que hay una interrelación y que está ligada a la vida cotidiana e incluso espiritual de las comunidades humanas?    En este número de Ecofronteras presentamos varios textos que nos brindan elementos para conocimiento y reflexión en torno al tema de los suelos, tanto en las problemáticas que se generan por la actividad humana vinculada con ellos, como en las bondades de la tierra si adoptamos prácticas responsables y sobre todo, la “bocanada de aire fresco” que significa entender que ahí también está la esperanza. Luciano Pool Novelo y Jorge Mendoza Vega, Departamento de Agricultura, Sociedad y Ambient

El fitoplancton de un canal de Xochimilco y la importancia de estudiar ecosistemas acuáticos urbanos

Phytoplankton Channel El Bordo in Xochimilco was studied during the 2008 rainy season and the dry season of 2009. The objective was to determine the stability of the flora of an area requiring remediation. The results of this study showed a diverse composition of phytoplankton, which highlighted the registration of several species not previously observed in Mexico and specifically in Xochimilco. Monitoring results reflect the physicochemical factors ratio low variation (9-17%), although the intensity of agricultural activities prevalent in the study area. A third result was the identification of a functional group that brings together species that are typical of shallow water bodies, tropical and eutrophic, such as channel El Bordo. The possibility to associate this functional group with a stable state in the ecosystem, which can be applied in remediation is discussed. We find it useful to study communities of urban aquatic ecosystems with a high degree of alteration, since the amount of accumulated knowledge in a region could make the difference between keeping or losing these ecosystems.El fitoplancton del canal El Bordo en Xochimilco se estudió durante la época de lluvias de 2008 y la época seca de 2009. El objetivo fue conocer la estabilidad de la flora de una zona que requiere medidas de remediación. Los resultados de este estudio mostraron una composición diversa del fitoplancton, en la que destacó el registro de varias especies no observadas previamente en México y concretamente en Xochimilco. Los resultados del monitoreo reflejan en los factores fisicoquímicos una proporción de variación baja (9-17%), a pesar de la intensidad de las actividades agropecuarias que prevalecen en la zona de estudio. Un tercer resultado fue la identificación de un grupo funcional que reúne especies que son típicas de cuerpos de agua someros, tropicales y eutróficos, como el canal El Bordo. Se discute la posibilidad de asociar este grupo funcional con un estado estable en el ecosistema, lo que puede aplicarse en medidas de remediación. Consideramos que es útil estudiar las comunidades de ecosistemas acuáticos urbanos con un alto grado de alteración, pues la cantidad de conocimiento acumulado en una región podría hacer la diferencia entre conservar o perder estos ecosistemas

El fitoplancton de un canal de Xochimilco y la importancia de estudiar ecosistemas acuáticos urbanos

El fitoplancton del canal El Bordo en Xochimilco se estudió durante la época de lluvias de 2008 y la época seca de 2009. El objetivo fue conocer la estabilidad de la flora de una zona que requiere medidas de remediación. Los resultados de este estudio mostraron una composición diversa del fitoplancton, en la que destacó el registro de varias especies no observadas previamente en México y concretamente en Xochimilco. Los resultados del monitoreo reflejan en los factores fisicoquímicos una proporción de variación baja (9-17%), a pesar de la intensidad de las actividades agropecuarias que prevalecen en la zona de estudio. Un tercer resultado fue la identificación de un grupo funcional que reúne especies que son típicas de cuerpos de agua someros, tropicales y eutróficos, como el canal El Bordo. Se discute la posibilidad de asociar este grupo funcional con un estado estable en el ecosistema, lo que puede aplicarse en medidas de remediación. Consideramos que es útil estudiar las comunidades de ecosistemas acuáticos urbanos con un alto grado de alteración, pues la cantidad de conocimiento acumulado en una región podría hacer la diferencia entre conservar o perder estos ecosistemas