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Ciencia Hoy: La ingeniería de tejidos. Segunda parte

febrero 20, 2016

La producción en gran escala de substitutos óseos, que sean mecánicamente competentes, fácilmente vascularizados y capaces de soportar la formación de hueso nuevo, requiere una comprensión de los efectos de estímulos químicos y mecánicos sobre la mineralización de osteoblastos, así como de los factores que afectan la integración del injerto como un todo.

Así, al investigar los efectos del Factor de Crecimiento de Fibroblastos básico (bFGF), y el esfuerzo cortante inducido por el flujo sobre la mineralización de células óseas, así como la permeabilidad de varios materiales injerto, se encuentra que el bFGF estimula la proliferación de los fibroblastos y su diferenciación, así, el tratamiento con 5 ng/ml de bFGF durante los primeros 7 días de cultivo aceleraba la mineralización de las células osteoprogenitoras y el mineral resultante era químicamente similar al hueso intacto.

Esos datos indican que el bFGF tiene el potencial para generar in-vitro grandes cantidades de un mineral capaz de ser usado para formar un composito biológico (o híbrido) como substituto de hueso. El papel que juega el electrohilado (o hilado electrostático) en la Ingeniería Tisular es por su habilidad en producir materiales poliméricos a un nivel de nanoescala con propiedades y con características necesarias para ser usados como andamios (“scaffolds”) 3-D en ingeniería tisular, ya que ellos mimifican las propiedades de la matriz extracelular nativa al presentar estructuras interconectadas de los poros y presentan una morfología de las fibras de diámetros de submicras, pudiendo esto ser influenciado por los parámetros del proceso.

Se ha demostrado que células cultivadas sobre andamios (“scaffolds”) formados por nanofibras alineadas, proliferan en la dirección de la orientación de las fibras (Xu, 2004). Las matrices poliméricas electrohiladas son capaces de soportar la adhesión y proliferación de una ampliavariedad de tipos celulares, además, las células son capaces de mantener sus fenotipos sobre esos andamios (“scaffolds”) de nanofibras. Usando innovativos colectores y diferentes técnicas de electrohilado, pueden producirse andamios (“scaffolds”) con fibras alineadas, de diferente composición, de propiedades mecánicas mejoradas, de velocidades de degradación variable y con determinadas propiedades funcionales.

De cualquier manera, a pesar de los estudios teóricos y experimentales actuales, todavía es necesario desarrollar las habilidades necesarias para controlar en forma mas precisa y con la uniformidad suficiente la morfología y el diámetro de las nanofibras, requisito necesario para mejorar los diseños de los andamios (“scaffolds”) que mimifiquen mejor las funciones de la matriz extracelular nativa. También se necesita abordar la cuestión de que los andamios (“scaffolds”) generados, sean de dimensiones clínicamente compatibles y que la distribución de células dentro de ellos sea suficientemente uniforme para tener aplicaciones en ingeniería tisular.

Un aspecto importante de la matriz extracelular nativa es sus componentes a nivel de nanoescala, tal como la colágena; de esto sigue que los andamios (“scaffolds”) en ingeniería tisular deben de contener también elementos en nanofase. Hay estudios que demuestran que elementos de la medida de nanómetros pueden afectar el comportamiento celular.

Por ejemplo la actividad de osteoblastos y osteoclastos fue aumentada sobre una nanofase formada por partículas esféricas de alúmina, la cual asemeja la estructura de los cristales de la hidroxiapatita encontrada en el hueso. También se ha demostrado que la arquitectura de nanofibras promueve selectivamente la proliferación de osteoblastos y en nanofibras de carbón su diferenciación.

Los autores de este artículo son el Dr. Carlos García Valdés y Víctor M. Castaño. Cualquier comentario sobre esta columna, favor de dirigirlo a Víctor Castaño ([email protected])

Por: Carlos García Valdés y Víctor M. Castaño

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