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lunes, 25 de marzo de 2024

Una revisión de hidrogeles avanzados para la ingeniería de tejido cartilaginoso.

 https://www.eduardocaldelas-artroscopia.mx/blog/2024/03/25/una-revision-de-hidrogeles-avanzados-para-la-ingenieria-de-tejido-cartilaginoso/


Una revisión de hidrogeles avanzados para la ingeniería de tejido cartilaginoso.

Introducción
El daño al tejido del cartílago puede ser causado por diversas afecciones, incluidas lesiones deportivas, artritis y traumatismos (Walker y Madihally, 2015; Söntjens et al., 2006; Ren K. et al., 2015; Cancedda et al., 2003). Se ha informado que el 15% de las personas mayores de 60 años y el 60% de los pacientes sometidos a artroscopia de rodilla sufren daños en el cartílago (Hjelle et al., 2002; Vilela et al., 2015). El tejido cartilaginoso no tiene nervios ni vasos sanguíneos y sobrevive recibiendo oxígeno y nutrientes del líquido sinovial. Debido a esto, la recuperación del tejido del cartílago es difícil (si está dañado) (Giannoudis et al., 2005; Sen y Miclau, 2007; Kim T. G. et al., 2012; Cully, 2013; Flierl et al., 2013; Marenzana y Arnett , 2013). La reparación médica del tejido cartilaginoso dañado sigue siendo necesaria. Por lo tanto, el desarrollo de un método que pueda tratar de forma permanente y completa el tejido del cartílago en pacientes con daño del cartílago es muy importante desde el punto de vista clínico. Los defectos del cartílago se tratan con algunos métodos quirúrgicos como la cirugía de microfractura, el implante de condrocitos autólogos (ACI) y la mosaicoplastia. Se crea un pequeño agujero en el hueso subcondral al reparar una microfractura debajo de un defecto del cartílago. Cuando se produce un agujero, las células de la médula ósea y las células sanguíneas abandonan el agujero y forman un coágulo de sangre en la superficie, lo que permite que las células que forman el cartílago escapen y reparen el daño (Yan et al., 2020). Este método es económico y sencillo, pero no se ha informado de su eficacia a largo plazo. Además, la posibilidad de efectos secundarios como formación de osteofitos, quistes y crecimiento excesivo de hueso después de la cirugía de microfractura limita el uso de esta técnica (Sun et al., 2020; Kim M. S. et al., 2021). Otro método quirúrgico para reparar defectos de espesor total del cartílago articular, que también recibió la aprobación de la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. (FDA), se llama implantación autóloga de condrocitos (ACI). En este método, el cirujano primero extrae partes del cartílago articular sano que no soportan mucha carga. Luego, se implantan condrocitos en estas secciones durante 4 semanas en un ambiente de laboratorio. Finalmente, se implantan nuevas secciones de cartílago en las zonas dañadas y los condrocitos regeneran tejido nuevo (Marlovits et al., 2006; Guillén-García et al., 2023). La transferencia de autoinjerto osteocondral (OAT) o mosaicoplastia es otro método quirúrgico nuevo y probado para tratar defectos del cartílago en pacientes. En este método, el cirujano extrae del cartílago sano piezas cilíndricas de las partes que soportan menos carga y las coloca en el área dañada. Aunque se ha demostrado que este método trata los defectos del cartílago articular, no puede reparar defectos grandes (Figura 1A) (Kowalczuk et al., 2018).

La llegada de la ingeniería de tejidos en 1990 dio a los científicos la esperanza de reparar y regenerar el tejido cartilaginoso dañado (Grottkau y Lin, 2013; Sahni et al., 2015; Bush et al., 2016; Wang et al., 2016). Los tejidos diseñados están compuestos por una estructura, factores de crecimiento esenciales y células (Balakrishnan y Banerjee, 2011; Huang et al., 2014). En general, los andamios de tejido cartilaginoso diseñados deben poseer propiedades como porosidad, no toxicidad, biocompatibilidad favorable, diferenciación celular y regeneración de nuevos tejidos. Además, estos andamios deben poder degradarse después de la regeneración del tejido, tener una tasa de liberación adecuada de nutrientes y metabolitos, tener propiedades mecánicas estables y poder adherirse al tejido circundante y rellenar el área dañada (Hollister, 2005; Seliktar, 2012; Huang et al., 2014; Zhang et al., 2014; Ren K. et al., 2015).

Desde la década de 1990, se han estudiado y probado diversos biomateriales para su uso en la ingeniería de tejido cartilaginoso (Drury y Mooney, 2003; Slaughter et al., 2009; Zhang y Webster, 2009; Zhang et al., 2012; Deng et al., 2013). ; Choi et al., 2014; Fan et al., 2015; Fan y Wang, 2015; Lu et al., 2015; Shin et al., 2016). Entre todos los biomateriales, los hidrogeles han recibido amplia atención como andamios para la ingeniería de tejido cartilaginoso debido a sus andamios porosos y similitudes estructurales con la matriz extracelular (ECM) (Van Vlierberghe et al., 2011). Los hidrogeles son estructuras tridimensionales hidrofílicas compuestas de homopolímeros y copolímeros que pueden absorber agua e hincharse en soluciones acuosas, creando un microambiente apropiado similar al ECM (Kabiri et al., 2016; Sabzevari et al., 2016; Sabzevari y Kabiri, 2016). . Por lo tanto, promueve la unión, migración, diferenciación y proliferación de osteoblastos y condrocitos y suministra eficazmente factores de crecimiento y nutrientes (Jin et al., 2009; Van Vlierberghe et al., 2011; Yazdimamaghani et al., 2014; Daly et al. ., 2020). Tradicionalmente, los hidrogeles a granel se reticulan con dimensiones externas de milímetros o más y tamaños de celda de nanómetros para permitir la difusión molecular. Sin embargo, los hidrogeles a granel no siempre son adecuados para el uso previsto, especialmente cuando se requieren tamaños más pequeños o inyecciones (Sivashanmugam et al., 2015). Recientemente, los investigadores han estudiado y explorado los hidrogeles inyectables en la ingeniería de tejido cartilaginoso debido a su capacidad para adaptarse a defectos tisulares irregulares y dar formas buenas y deseadas, reemplazando cirugías riesgosas e invasivas con métodos menos invasivos (Figura 1B) (Wei et al., 2008 ; Gong et al., 2009; Tan et al., 2011; Bidarra et al., 2014; Ren K. et al., 2015; Shen et al., 2015). Los hidrogeles inyectables se sintetizan utilizando una variedad de biomateriales naturales y artificiales. Estos biomateriales incluyen quitosano (Tan et al., 2011), alginato (Hong et al., 2008), colágeno o gelatina (Dorsey et al., 2015; Sim et al., 2015), heparina (Alexander et al., 2013). ), ácido hialurónico (Wang et al., 2010), poli (etilenglicol) (PEG) (Ossipov et al., 2008), sulfato de condroitina (Lin et al., 2015) y alcohol polivinílico (PVA) (Jin et al., 2015). al., 2010a). Dependiendo del método de producción, los hidrogeles inyectables se pueden clasificar en varias categorías: hidrogeles fotoentrecruzados (Tan y Marra, 2010), hidrogeles ligados a enzimas (Li et al., 2012), hidrogeles mediados por adición de Michael (Shinde et al. , 2013), hidrogeles reticulados basados en Schiff (Chiu et al., 2009), hidrogeles mediados por química click, Gong et al. (2009), Park et al. (2014) hidrogeles sensibles al pH (Choi et al., 2011), hidrogeles sensibles a iones, Yeon et al. (2013) hidrogeles sensibles a la temperatura (Sideris et al., 2016; Mealy et al., 2018) y micropartículas de hidrogel (HMP) o microgeles HMP (Sivashanmugam et al., 2015) con las siguientes propiedades únicas; Su pequeño tamaño (pueden administrarse a través de catéteres y agujas pequeñas), su importante porosidad y su naturaleza modular los hacen adecuados para aplicaciones biomédicas (Tabla 1) (Sivashanmugam et al., 2015).
En este estudio, investigamos primero los hidrogeles inyectables para la ingeniería de cartílago. Luego veremos algunos biomateriales y diferentes métodos para fabricar hidrogeles inyectables. Finalmente, revisaremos otros enfoques existentes utilizados en la ingeniería de tejido cartilaginoso, como la administración dirigida de fármacos.

FIGURE 1 

Schematic illustration of cartilage tissue treatment by (A) surgical strategies and (B) injectable hydrogels.

FIGURE 4 

Schematic illustration of different parts of articular cartilage.


Con el aumento del peso y la edad de la población, el consumo de tabaco, alimentos inadecuados y la reducción de las actividades deportivas en los últimos años, las enfermedades óseas y articulares como la osteoartritis (OA) se han vuelto más comunes en el mundo. Desde el pasado hasta ahora, se han investigado y estudiado varias estrategias de tratamiento (p. ej., tratamiento de microfracturas, implante de condrocitos autólogos (ACI) y mosaicoplastia) para la prevención y el tratamiento de esta enfermedad. Sin embargo, estos métodos enfrentan problemas como ser invasivos, no reparar completamente el tejido y dañar los tejidos circundantes. La ingeniería de tejidos, incluida la ingeniería de tejido cartilaginoso, es uno de los métodos mínimamente invasivos, innovadores y eficaces para el tratamiento y la regeneración del cartílago dañado, que ha atraído la atención de los científicos en los campos de la medicina y la ingeniería de biomateriales en los últimos años. Los hidrogeles de diferentes tipos con diversas propiedades se han convertido en candidatos deseables para la ingeniería y el tratamiento del tejido cartilaginoso. Pueden cubrir la mayoría de las deficiencias de otros métodos de tratamiento y causar el menor daño secundario al paciente. Además de utilizar hidrogeles como estrategia ideal, se han estudiado como estrategias interesantes nuevos métodos de tratamiento y administración de fármacos, como la administración dirigida de fármacos y el tratamiento mediante señalización mecánica. En este estudio, revisamos y discutimos varios tipos de hidrogeles, biomateriales utilizados para la fabricación de hidrogeles, administración de fármacos dirigidos al cartílago y mecanoseñalización como estrategias modernas para el tratamiento del cartílago.

A review of advanced hydrogels for cartilage tissue engineering – PubMed (nih.gov)

A review of advanced hydrogels for cartilage tissue engineering – PMC (nih.gov)

Frontiers | A review of advanced hydrogels for cartilage tissue engineering (frontiersin.org)

Ansari M, Darvishi A, Sabzevari A. A review of advanced hydrogels for cartilage tissue engineering. Front Bioeng Biotechnol. 2024 Feb 8;12:1340893. doi: 10.3389/fbioe.2024.1340893. PMID: 38390359; PMCID: PMC10881834.

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jueves, 14 de septiembre de 2023

Mecanobiología del osteosarcoma y dianas terapéuticas.

 https://www.ortopediaoncologicamexico.mx/academia/mecanobiologia-del-osteosarcoma-y-dianas-terapeuticas/


Mecanobiología del osteosarcoma y dianas terapéuticas.

El osteosarcoma es uno de los tumores primarios del hueso más comunes, con una tasa de supervivencia a 5 años inferior al 20% después del desarrollo de metástasis. El osteosarcoma está muy predispuesto a la enfermedad ósea de Paget y ambos tienen rasgos esqueléticos característicos comunes debido a la rápida remodelación ósea. El pronóstico del osteosarcoma depende de la localización, lo que enfatiza aún más la probable contribución del microambiente óseo en su patogénesis.

La mecanobiología describe los procesos involucrados cuando las señales mecánicas del microambiente físico cambiante del hueso se transducen a vías biológicas a través de componentes celulares mecanosensibles. Se han utilizado terapias impulsadas por la mecanobiología para frenar la progresión tumoral mediante la alteración directa del microambiente físico o la inhibición de proteínas mecanosensibles asociadas a metástasis.

Esta revisión enfatiza la contribución de la mecanobiología a la progresión del osteosarcoma y arroja luz sobre las terapias actuales basadas en la mecanobiología y nuevos objetivos potenciales para mejorar el manejo de la enfermedad. Además, se resumen los diferentes modelos 3D que se utilizan actualmente para estudiar la mecanobiología del osteosarcoma.

Todo organismo vivo, independientemente de su complejidad, puede, en última instancia, simplificarse a los principios fundamentales de la biología celular, que abarca las vías celulares, la genética/epigenética y el microambiente celular. Comprender las interacciones entre estos tres componentes y el alcance de su influencia en el comportamiento y la función celular puede proporcionar una imagen completa de la progresión y la metástasis del cáncer, con la consiguiente aceleración de nuevos enfoques terapéuticos. Esta revisión interdisciplinaria destaca la relación interactiva entre la biología celular del osteosarcoma y el microambiente físico con énfasis en las intervenciones farmacológicas relacionadas con la mecanobiología que tienen el potencial de alterar las vías mecanotransductoras óseas. Estos conocimientos mecanobiológicos podrían facilitar la identificación de nuevos objetivos y perspectivas para la terapia del osteosarcoma.

Osteosarcoma mechanobiology and therapeutic targets – PubMed (nih.gov)

Osteosarcoma mechanobiology and therapeutic targets – PMC (nih.gov)

Osteosarcoma mechanobiology and therapeutic targets – Shoaib – 2022 – British Journal of Pharmacology – Wiley Online Library

Shoaib Z, Fan TM, Irudayaraj JMK. Osteosarcoma mechanobiology and therapeutic targets. Br J Pharmacol. 2022 Jan;179(2):201-217. doi: 10.1111/bph.15713. Epub 2021 Dec 21. PMID: 34679192; PMCID: PMC9305477.

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