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¡¡ Bienvenid@s a la segunda publicación de la serie sobre la ingeniería de tejidos !! 🙂

Si aún no has leído la primera hazlo clicando en este enlace #1.

En este segundo artículo te hablo del material de soporte, andamio o «scaffold» sobre el que se realiza el cultivo del tejido.

¿Qué es el «scaffold»?

Es el material que proporciona el entorno adecuado para la formación del tejido u órgano.

Es una matriz biocompatible diseñada para satisfacer las necesidades fisiológicas de las células involucradas, así como para ofrecer una plantilla para la formación del nuevo tejido. También contribuye a la integridad mecánica y estructural del tejido.

Funciones del «scaffold«

  • Permitir el crecimiento y el desarrollo de las células
  • Permitir la unión entre células y el movimiento de las células de un lugar a otro
  • Permitir la difusión de nutrientes y de los productos de excreción
  • Ejercer influencias mecánicas y biológicas para modificar el comportamiento de la fase celular
Algunas de las funciones del «scaffold» (imagen creada con biorender)

¿Qué requisitos debe cumplir el material empleado como «scaffold»?

  • Debe imitar a la matriz extracelular del tejido nativo, simulando el entorno «in vivo» y permitiendo que las células influyan en sus propios microambientes
  • Debe dotar a la células de las propiedades mecánicas necesarias para formar el tejido
  • Debe ser un material biocompatible (que no cause ningún efecto adverso en las células)
  • Debe presentar un grado de porosidad, un tamaño de poro y una interconexión entre poros adecuada. Una estructura porosa correctamente diseñada permitirá la movilidad de las células y de los nutrientes a través de toda la estructura del «scaffold».
  • Para algunos usos clínicos, la inyectabilidad del «scaffold» es un factor relevante

Selección del material adecuado

¿Natural o sintético?

Los materiales empleados para la fabricación del «scaffold» pueden ser naturales o sintéticos (metálicos, cerámicos o poliméricos).

Los «scaffolds» naturales tienen unas propiedades muy similares a la matriz nativa pero presentan una inherente variabilidad entre lotes (baja repetitividad en su fabricación).

En cambio, la producción de biomateriales derivados artificialmente permite un mayor control, obteniendo resultados más uniformes en la fabricación de diferentes copias.

Pueden utilizarse «scaffolds» combinados que utilicen biomateriales derivados tanto de forma natural como artificial.

Biodegradables o no biodegradables

Los materiales empleados para la fabricación del andamio pueden ser biodegradables o no biodegradables. Aunque en la mayoría de los casos los materiales utilizados deben ser biodegradables para que el «scaffold» pueda ser absorbido por los tejidos circundantes sin necesidad de ser extirpado quirúrgicamente.

Por lo tanto, se intenta que la velocidad de degradación del material coincida con la velocidad de formación del nuevo tejido. De esta manera, mientras las células forman a su alrededor una estructura propia de matriz natural, el material del andamio proporciona la integridad estructural necesaria hasta que finalmente se descompone dejando el tejido natural recién formado que será el que pase a soportar la carga mecánica.

Propiedades mecánicas

La selección del material para el «scaffold» depende de las propiedades mecánicas del tejido; ya que las propiedades mecánicas del «scaffold» y las del tejido a modelar deben coincidir.

Cargas sobre un disco intervertebral (imagen tomada de [6])

Tejidos con patologías

En los casos en los que se desea modelar un tejido con una patología, el «scaffold» diseñado debe reproducir sus mismas características (p.ej.: matriz extracelular y propiedades mecánicas deterioradas, arquitectura alterada, etc.)

Una posible solución sería imitar la dinámica de progresión de la enfermedad mediante el empleo de «scaffolds» con propiedades variables en el tiempo. Hay estudios sobre hidrogeles que podrían diseñarse para presentar un rigidez dependiente del tiempo mediante el control de su reacción de reticulación.

Un poco de historia …

Los primeros andamios diseñados para la regeneración de tejidos eran materiales de origen natural, como el colágeno (ver imagen inferior).

El primer material derivado artificialmente para la ingeniería de tejidos utilizó un «scaffold» biodegradable hecho de ácido poliglicólico.

«Scaffold» de colágeno en el que se inserta la proteína mofogenética ósea BMP . Finalmente el colágeno se degradará al mismo ritmo de formación del hueso natural (imagen recuperada de [6])

Y hasta aquí este artículo:

Si quieres saber más sobre la ingeniería de tejidos sigue atent@ a las siguientes publicaciones de esta serie.

Espero que te haya gustado y no dudes en dejar tus críticas y comentarios.

Y si eres investigad@r o empresa relacionada con este campo y estás interesad@ en colaborar de alguna manera con esta serie de publicaciones, no dudes en contactar con nosotras 🙂

Bibliografía:

[1] Sánchez-Cid, P. (2021, 20 febrero). Rheological and Microstructural Evaluation of Collagen-Based Scaffolds Crosslinked with Fructose. MDPI. https://www.mdpi.com/2073-4360/13/4/632

[2] Wikipedia contributors. (2022, 19 julio). Tissue engineering. Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Tissue_engineering

[3] Tissue Engineering | Harrison’s Principles of Internal Medicine, 19e | AccessPharmacy | McGraw Hill Medical. (s. f.). Access Pharmacy. https://accesspharmacy.mhmedical.com/content.aspx?bookid=1130§ionid=79728688#1128502495


[4] Tissue Engineering and Regenerative Medicine
. (s. f.). NIH. https://www.nibib.nih.gov/science-education/science-topics/tissue-engineering-and-regenerative-medicine#:%7E:text=The%20goal%20of%20tissue%20engineering,limited%20use%20in%20human%20patients

[5] Caddeo, S. (2017). Tissue Engineering Approaches in the Design of Healthy and Pathological In Vitro Tissue Models. Frontiers. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fbioe.2017.00040/full

[6] Lanza, R., Langer, R., Vacanti, J., & Vacanti, J. P. (2011). Principles of Tissue Engineering (English Edition) (3.a ed.). Academic Press.

Puntuación
Votos: 6 Promedio: 4.8
Aida Martínez Barja
aidamb1500@gmail.com | + posts

Estudiante de Máster en Ingeniería de Materiales (UPM) -- Graduada en Ingeniería Aeroespacial / Mención en Materiales (UVIGO)

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