Ingeniería de tejidos


La ingeniería de tejidos es una disciplina de ingeniería biomédica que utiliza una combinación de células , ingeniería , métodos de materiales y factores bioquímicos y fisicoquímicos adecuados para restaurar, mantener, mejorar o reemplazar diferentes tipos de tejidos biológicos . La ingeniería de tejidos a menudo implica el uso de células colocadas en armazones de tejidos en la formación de tejido nuevo viable para un propósito médico, pero no se limita a aplicaciones que involucran células y armazones de tejidos. Si bien alguna vez se clasificó como un subcampo de biomateriales , habiendo crecido en alcance e importancia, puede considerarse como un campo en sí mismo.

Si bien la mayoría de las definiciones de ingeniería de tejidos cubren una amplia gama de aplicaciones, en la práctica el término está estrechamente asociado con aplicaciones que reparan o reemplazan partes o tejidos completos (es decir, huesos , cartílagos , [1] vasos sanguíneos , vejiga , piel , músculos , etc. .). A menudo, los tejidos involucrados requieren ciertas propiedades mecánicas y estructurales para su correcto funcionamiento. El término también se ha aplicado a los esfuerzos para realizar funciones bioquímicas específicas utilizando células dentro de un sistema de apoyo creado artificialmente (por ejemplo, un páncreas artificial o un hígado bio artificial ). El terminoLa medicina regenerativa se utiliza a menudo como sinónimo de ingeniería de tejidos, aunque quienes participan en la medicina regenerativa ponen más énfasis en el uso de células madre o células progenitoras para producir tejidos.

Una definición comúnmente aplicada de la ingeniería de tejidos, según lo establecido por Langer [2] y Vacanti, [3] es "un campo interdisciplinario que aplica los principios de la ingeniería y las ciencias de la vida hacia el desarrollo de sustitutos biológicos que restauran, mantienen o mejoran [Biological tejido] función o un órgano completo ". [4] Además, Langer y Vacanti también afirman que hay tres tipos principales de ingeniería de tejidos: células, sustancias inductoras de tejidos y un enfoque de células + matriz (a menudo denominado andamio). La ingeniería de tejidos también se ha definido como "comprender los principios del crecimiento de tejidos y aplicarlos para producir tejido de reemplazo funcional para uso clínico". [5]Una descripción adicional continúa diciendo que una "suposición subyacente de la ingeniería de tejidos es que el empleo de la biología natural del sistema permitirá un mayor éxito en el desarrollo de estrategias terapéuticas dirigidas al reemplazo, reparación, mantenimiento o mejora de la función del tejido". [5]

Los desarrollos en el campo multidisciplinario de la ingeniería de tejidos han producido un nuevo conjunto de piezas de reemplazo de tejidos y estrategias de implementación. Los avances científicos en biomateriales , células madre, factores de crecimiento y diferenciación y entornos biomiméticos han creado oportunidades únicas para fabricar o mejorar tejidos existentes en el laboratorio a partir de combinaciones de matrices extracelulares diseñadas ("andamios"), células y moléculas biológicamente activas. Entre los principales desafíos a los que se enfrenta ahora la ingeniería de tejidos se encuentra la necesidad de una funcionalidad, estabilidad biomecánica y vascularización más complejas en tejidos cultivados en laboratorio destinados a trasplantes. [6]

Los orígenes históricos del término no están claros ya que la definición de la palabra ha cambiado a lo largo de las últimas décadas. El término apareció por primera vez en una publicación de 1984 que describía la organización de una membrana similar a un endotelio en la superficie de una prótesis oftálmica sintética de implantación larga [7]

El primer uso moderno del término tal como se reconoce hoy fue en 1985 por el investigador, fisiólogo y bioingeniero YC Fung del Centro de Investigación en Ingeniería. Propuso la unión de los términos tejido (en referencia a la relación fundamental entre células y órganos) e ingeniería (en referencia al campo de modificación de dichos tejidos). El término fue adoptado oficialmente en 1987. [7]


A lo largo de la última década en el campo de la ingeniería de tejidos, nuevas fuentes de células, materiales de ingeniería y técnicas de arquitectura de tejidos han proporcionado tejidos de ingeniería que restauran, mantienen, mejoran o reemplazan mejor los tejidos biológicos.
Qué es la ingeniería de tejidos y cómo funciona
Cultivos de micro-masa de células C3H-10T1 / 2 a tensiones de oxígeno variadas teñidas con azul alcián
Regenerar un oído humano usando un andamio
Células teñidas en cultivo
Células madre embrionarias de ratón
Esta animación de un nanotubo de carbono en rotación muestra su estructura 3D. Los nanotubos de carbono se encuentran entre los numerosos candidatos para los andamios de ingeniería de tejidos, ya que son biocompatibles , resistentes a la biodegradación y se pueden funcionalizar con biomoléculas . Sin embargo, la posibilidad de toxicidad con nanomateriales no biodegradables no se comprende completamente. [33]
Injerto vascular de ingeniería tisular
Válvula cardíaca de ingeniería tisular
Biorreactor para cultivo de injertos vasculares