La dermis acelular es un tipo de biomaterial derivado del procesamiento de tejidos humanos o animales para eliminar células y retener partes de la matriz extracelular (MEC). Estos materiales generalmente no contienen células, lo que los distingue de los aloinjertos y xenoinjertos clásicos , se pueden integrar o incorporar al cuerpo y han sido aprobados por la FDA para uso humano durante más de 10 años en una amplia gama de indicaciones clínicas. [1]
Cosecha y procesamiento
Todas las muestras de ECM proceden de tejidos de mamíferos, como la dermis, el pericardio y la submucosa del intestino delgado (SIS). [1] Después de la explantación de la fuente, el biomaterial ECM conserva algunas características del tejido original. [1] Los tejidos de ECM se pueden recolectar de diferentes etapas en las etapas de desarrollo en especies de mamíferos como humanos, porcinos, equinos y bovinos. [1] Aunque se componen de manera similar de colágeno fibrilar, la microestructura, la composición específica (incluida la presencia de proteínas no colágenas y glicosaminoglicanos y la proporción de diferentes tipos de colágeno), las dimensiones físicas y las propiedades mecánicas pueden diferir. [1] Dependiendo de la etapa de desarrollo del tejido durante el cual ocurrió la recolección, la microestructura puede variar dentro de un organismo. Además, teniendo en cuenta el tamaño y la forma del tejido final, se debe considerar el potencial de las dimensiones físicas del tejido de origen. [1]
A pesar de esta "memoria" del tejido ECM, se han diseñado métodos para que estas características innatas se puedan modificar, guardar o eliminar. [1] El proceso de modificación varía según el material utilizado en el entorno clínico. Algunos biomateriales de ECM se someten a una modificación que elimina todas las células, pero deja el resto de los otros componentes de ECM llamada descelularización . Otro proceso que puede introducirse en el biomaterial es la reticulación artificial. Se ha demostrado que la reticulación artificial estabiliza el colágeno reconstituido, que puede degenerarse rápidamente in vivo. [1] Aunque se gana resistencia mecánica, los enlaces cruzados artificiales que se agregan aumentan la posibilidad de un rechazo de la célula huésped, debido a su origen extraño. [2] Debido a esta complicación, la reticulación intencional ya no se practica ya que se han realizado avances más recientes que aumentan la vida útil del colágeno sin el uso de estabilización artificial. Por último, para garantizar que el biomaterial ECM esté libre de bacterias y virus infecciosos , la mayoría se esteriliza de forma terminal. [1] Esto puede incluir gas de óxido de etileno (EO), irradiación gamma o irradiación con haz de electrones (e-beam) como agente esterilizante. [1] En total, las pequeñas variaciones de origen, tiempo de cosecha y método de procesamiento pueden dirigir las propiedades finales del biomaterial ECM.
Los biomateriales ECM descelularizados se pueden procesar posteriormente en un polvo fino y luego liofilizar ( liofilizar ). Este polvo puede luego mezclarse con colagenasa para formar un hidrogel derivado de ECM (hidrogeles autorreparables ). Estos hidrogeles se utilizan luego en cultivos celulares para ayudar a mantener el fenotipo celular y aumentar la proliferación celular. Las células cultivadas en hidrogeles ECM mantienen su fenotipo mejor que las células cultivadas en otros sustratos como matrigel o colágeno tipo 1 . [3] [4] Aunque los hidrogeles aún no tienen relevancia clínica directa, se han mostrado prometedores como método para ayudar en la regeneración de órganos. [3] [4] [5]
De manera similar, los órganos completos se pueden descelularizar para crear andamios de ECM 3-D. [6] Estos andamios se pueden volver a celularizar en un intento de regenerar órganos completos para el trasplante. Este método funciona principalmente para órganos con vasculatura compleja , ya que permite que el detergente se perfunde por completo a través del material. [6]
Interacciones huésped / implante
La cicatrización de heridas de la piel y los tendones es un proceso coordinado complejo en el cuerpo que ocurre lentamente durante semanas o incluso años. Varios productos del mercado actual tienen como objetivo influir positivamente en este proceso, aunque se dispone de pocos datos sobre su éxito. La mayoría de los productos aún se encuentran en las fases de desarrollo donde se evalúan las interacciones (a menudo inflamatorias) entre el huésped y los dispositivos implantados.
Los biomateriales ECM implantados se dividen en dos categorías generales según cómo interactúan con el anfitrión. Los dispositivos incorporados eventualmente permiten el crecimiento de células y el paso de vasos sanguíneos a través de la matriz, mientras que los biomateriales no incorporados están encapsulados por una pared de macrófagos fusionados. En biomateriales no incorporados como Permacol, un implante dérmico acelular porcino para la reparación de hernias, es importante que el material no sea degradado o infiltrado por el sistema inmunológico . [1] [7] Los biomateriales encapsulados que se reconocen como extraños pueden ser degradados y / o rechazados por el cuerpo y migrar al exterior del cuerpo. En los biomateriales ECM incorporados, la infiltración del sistema inmunológico puede ocurrir en tan solo siete días, lo que lleva a una rápida degradación del volumen del dispositivo. En el caso de Graftjacket, un aloinjerto de la dermis humana, la matriz se puebla rápidamente de células huésped como vasculatura . El dispositivo en sí disminuyó más del 60% en volumen y es reemplazado por fibroblastos y macrófagos del huésped. [1] [8]
Aplicaciones
Los biomateriales ECM se utilizan para promover la cicatrización en varios tejidos, especialmente la piel y los tendones. Surgimend, una matriz de colágeno derivada de la dermis fetal bovina, puede desencadenar la curación de los tendones (que no curan espontáneamente) en el tobillo. Esta intervención puede acortar el tiempo de curación casi a la mitad y permite que el paciente vuelva a la actividad completa mucho antes. [9] Las heridas abiertas, como los tendones, no se curan espontáneamente y pueden persistir durante largos períodos de tiempo. Cuando se agregan biomateriales ECM en múltiples capas a la úlcera, la herida comienza a cerrarse rápidamente y genera tejido huésped. Aunque los estudios preliminares parecen prometedores, hay poca información disponible sobre el éxito y las comparaciones directas entre diferentes dispositivos de biomaterial ECM en ensayos en humanos. [1]
El allodermo, una dermis acelular derivada de la piel de cadáveres donados , [10] [11] se usa en cirugías reconstructivas y dentales. En los injertos gingivales , la dermis acelular es una alternativa al tejido cortado del paladar de la boca del paciente. [12] [13] También se ha utilizado para la reparación de hernias abdominales , [14] y para reconstruir cornetes resecados en el tratamiento del síndrome de nariz vacía . [15] Se ha utilizado experimentalmente para reconstruir el tejido mamario después de cirugías de cáncer de mama . [16] [ ¿cuál? ]
Ejemplos de
- Dermis humana [17]
- Submucosa del intestino delgado
- Dermis bovina [18]
- Dermis porcina [19]
- Matriz ósea desmineralizada humana [20]
- Pericardio equino [21]
- Pericardio bovino [22]
- Concha de quitina [23]
- Dura mater [24]
- Allodermo [25]
Referencias
- ^ a b c d e f g h i j k l m Cornwell, KG, Landsman, A., James, KS Biomateriales de matriz extracelular para la reparación de tejidos blandos. Clin Podiatr Med Surg 26 (2009) 507–523 (artículo original)
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- ^ a b Sawkins MJ, et al. "Hidrogeles derivados de la matriz extracelular ósea desmineralizada y descelularizada" [2]
- ^ Barker TH "El papel de las proteínas ECM y los fragmentos de proteínas en la orientación del comportamiento celular en la medicina regenerativa" [3]
- ^ a b Faulk DM, et al. "Papel de la matriz extracelular en la ingeniería de órganos completos" [4]
- ^ Faulk DM, et al. "El recubrimiento de hidrogel ECM mitiga la respuesta inflamatoria crónica a la malla de polipropileno". [5]
- ↑ [Graft Jacket [6] Archivado el 9 de marzo de 2016 en la Wayback Machine.
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