Biomateriales y tecnologías disponibles para la producción de matrices para regeneración de piel

G.A. ABRAHAM

Mar del Plata

Congreso; LVIII Reunión Anual de la Sociedad Argentina de Investigación Clínica SAIC 2013; 2013

Sociedad Argentina de Investigación Clínica

Los procedimientos quirúrgicos que requieren el uso de tejidos u órganos sustitutos para reparar o reemplazar los que sufren de alguna patología o están severamente dañados son cada vez más numerosos. El desarrollo exitoso de sustitutos de piel tiene una enorme importancia para los pacientes que sufren tanto heridas agudas (quemaduras), heridas crónicas y úlceras de distinta etiología y de dificil cicatrización.             Entre las aproximaciones tradicionales para la sustitución de tejidos y órganos se encuentran los implantes biológicos (autoinjerto, aloinjerto y xenoinjerto) y los dispositivos biomédicos basados en biomateriales. La ingeniería de tejidos surgió a finales del siglo XX como una aproximación alternativa e interdisciplinaria para sobrellevar las limitaciones de las terapias tradicionales. Recientemente la ingeniería de tejidos se definió como la creación (o formación) de un tejido nuevo para la reconstrucción terapéutica del cuerpo humano, por la estimulación deliberada y controlada de determinadas células blanco, a través de una combinación sistemática de señales moleculares y mecánicas.             En esta estrategia, el punto de partida es el diseño de matriz extracelular (MEC) análoga a la nativa en la que tienen lugar los procesos celulares de migración, adhesión, nutrición, diferenciación, angiogénesis y crecimiento celular que conducen a la regeneración de un tejido. Desde la ciencia y tecnología de biomateriales, los mayores esfuerzos se dirigen al desarrollo de matrices o andamiajes (scaffolds) empleando diferentes biomateriales y tecnologías de fabricación.             Aunque existen sustitutos de piel temporarios o permanentes comercialmente disponibles y que parecen ser una opción promisoria para el tratamiento de heridas de la piel, cada uno de ellos tiene sus propios costos y limitaciones que impiden una completa restauración anatómica y funcional completa de la piel nativa. La elección del biomaterial, metodología de fabricación de la matriz, líneas celulares y topografía superficial son factores determinantes en el proceso de restauración funcional.             El diseño de una MEC análoga debe incorporar tres características principales: propiedades físicas y mecánicas similares (tales como rigidez y elasticidad), composición química y características morfológicas biomiméticas a nanoescala. Las matrices micro/nanofibrosas reunen características muy apropiadas para imitar la aquitectura de la MEC nativa. La elevada relación área superficial / volumen permite mayor adsorción de moléculas de adhesión celular, la alta porosidad facilita la difusión de nutrientes, subproductos y crecimiento celular y las propiedades mecánicas pueden ajustarse con el diámetro y composición de las fibras. Asi mismo, este tipo de matrices permite la funcionalización superficial y la incorporación y liberación de agentes terapéuticos (antibióticos, agentes antimicrobiales, factores de crecimiento y/o genes) que pueden promover una mejor regeneración de la piel en menor tiempo y reducir la cicatriz en heridas severas, agudas o crónicas.             Las matrices micro/nanofibrosas pueden obtenerse mediante la tecnología de electrohilado (electrospinning), proceso electrohidrodinámico que produce fibras continuas con diámetro submicrométrico. El proceso es sumamente complejo y depende de numerosos parámetros, propiedades intrínsecas de la solución, variables de procesamiento y factores ambientales. La selección de las condiciones experimentales resulta crucial para obtener estructuras nanofibrosas uniformes y controlar del diámetro y morfología de las fibras.             En esta presentación se expondrán brevemente las características y limitaciones de los principales productos comercialmente disponibles para sustituto de piel (epidermis, dermis y dérmico-epidérmico) y se presentarán ejemplos de matrices micro/nanofibrosas preparadas con polímeros naturales y/o sintéticos mediante electrohilado. Finalmente se discutirán los principales desafíos que existen actualmente en el diseño y desarrollo de biomateriales que promuevan la reparación de heridas con mejor interacción celular, angiogénesis, y ausencia de contracción y fibrosis.