Infiltraci\u00f3n de vasos mejorada y angiog\u00e9nesis debido a un gradiente distinto de VEGF. (A) Esquema del andamio impreso en 3D y grupos experimentales. Dise\u00f1o de construcci\u00f3n (4 mm de di\u00e1metro, 5 mm de altura). Secciones te\u00f1idas con H&E de los tres grupos experimentales en (B) 2 y (C) 4 semanas in vivo. Las im\u00e1genes se tomaron a las 20. Las flechas indican los vasos. (D) N\u00famero total de vasos de los grupos experimentales a las 2 y 4 semanas in vivo. N\u00famero de vasos presentes en el centro frente a la periferia en (E) 2 y (F) 4 semanas in vivo. **P < 0.01. Las barras de error indican SD (n = 8 animales, n = 5 rebanadas por animal). FBS, suero bovino fetal; pluma\/estreptococo, penicilina\/estreptomicina. Cr\u00e9dito: Science Advances, doi:10.1126\/sciadv.abb5093 <\/p>\n
Un equipo de investigadores de ingenier\u00eda biom\u00e9dica, ingenier\u00eda mec\u00e1nica y biomec\u00e1nica de Irlanda, los Pa\u00edses Bajos y los EE. UU. desarroll\u00f3 recientemente implantes bioimpresos en 3D optimizados con factores de crecimiento para facilitar la angiog\u00e9nesis de los vasos sangu\u00edneos crecimiento a partir de vasculatura existente y osteog\u00e9nesis crecimiento de hueso nuevo. En este trabajo, Fiona E. Freeman y sus colegas funcionalizaron biotintas con nanopart\u00edculas para imprimir implantes con distintos patrones de factores de crecimiento y notaron c\u00f3mo la tasa de crecimiento de vasos sangu\u00edneos in vivo (angiog\u00e9nesis) depend\u00eda de la expresi\u00f3n del factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF). ). Observaron niveles m\u00e1s altos de invasi\u00f3n de los vasos en los implantes que conten\u00edan un gradiente de VEGF en comparaci\u00f3n con los que estaban cargados homog\u00e9neamente con cantidades similares de la prote\u00edna. Los implantes impresos mantuvieron un gradiente de VEGF junto con una cin\u00e9tica de liberaci\u00f3n y localizaci\u00f3n de prote\u00edna morfogen\u00e9tica \u00f3sea (BMP) espacialmente definida para acelerar la cicatrizaci\u00f3n de grandes defectos \u00f3seos junto con una m\u00ednima formaci\u00f3n de hueso heterot\u00f3pico, es decir, un crecimiento \u00f3seo anormal en tejido no \u00f3seo. El trabajo tiene potencial para bioimprimir factores de crecimiento para la terapia en el punto de atenci\u00f3n y en aplicaciones biom\u00e9dicas de regeneraci\u00f3n de tejidos estrictamente controlada. <\/p>\n
Factores de crecimiento para aplicaciones terap\u00e9uticas<\/p>\n
Los investigadores han probado varios factores de crecimiento en ensayos cl\u00ednicos para diversas aplicaciones terap\u00e9uticas, incluida la regeneraci\u00f3n \u00f3sea y la formaci\u00f3n de nuevos vasos sangu\u00edneos o la neovascularizaci\u00f3n. A pesar de los resultados prometedores, algunos resultados en los ensayos de fase dos no han mostrado los beneficios esperados para los pacientes y algunos incluso han demostrado efectos adversos marcados. Los factores de crecimiento generalmente se expresan durante diferentes fases de la curaci\u00f3n de la fractura, incluido el factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF) y la prote\u00edna morfogen\u00e9tica \u00f3sea (BMP). Para obtener resultados \u00f3ptimos, los cient\u00edficos han desarrollado terapias combinadas de los dos factores de crecimiento (VEGF y BMP) para acelerar la regeneraci\u00f3n de grandes defectos \u00f3seos. Durante la curaci\u00f3n de la fractura, los niveles de expresi\u00f3n de BMP-2 suelen aumentar constantemente hasta el d\u00eda 21, mientras que la expresi\u00f3n de VEGF alcanza su punto m\u00e1ximo antes. Por lo tanto, desarrollaron sistemas de administraci\u00f3n que apoyaron la liberaci\u00f3n temprana de VEGF y la liberaci\u00f3n sostenida de BMP-2. En este trabajo, Freeman et al. utiliz\u00f3 t\u00e9cnicas de biofabricaci\u00f3n de herramientas m\u00faltiples para administrar VEGF y BMP-2 con distintos perfiles de liberaci\u00f3n para mejorar la regeneraci\u00f3n de defectos \u00f3seos de tama\u00f1o cr\u00edtico.<\/p>\n
La administraci\u00f3n temporal localizada de BMP-2 condujo a una formaci\u00f3n \u00f3sea controlada. (A) Esquema de los grupos experimentales. Dise\u00f1o de construcci\u00f3n (4 mm de di\u00e1metro, 5 mm de altura). MEM, medio esencial m\u00ednimo alfa. (B) Degradaci\u00f3n de los dos bioinks. (C) Liberaci\u00f3n acumulativa de BMP-2 de la biotinta de liberaci\u00f3n r\u00e1pida frente a la biotinta de liberaci\u00f3n lenta. (D) reconstrucciones 3D de los datos de TC para cada grupo a las 8 semanas. (E) An\u00e1lisis de TC sobre la deposici\u00f3n mineral total de cada uno de los grupos despu\u00e9s de 8 semanas in vivo. (F) An\u00e1lisis de TC sobre la ubicaci\u00f3n de la deposici\u00f3n mineral de cada uno de los grupos despu\u00e9s de 8 semanas in vivo. ***P < 0,001; las barras de error indican SD (n = 8 animales). (G) Secciones te\u00f1idas con tricrom\u00eda de Goldner de ambos grupos despu\u00e9s de 8 semanas in vivo. Las im\u00e1genes se tomaron a los 20. Las flechas blancas indican tejido \u00f3seo en desarrollo y las flechas negras indican vasos sangu\u00edneos. (H) Cuantificaci\u00f3n de la cantidad de formaci\u00f3n de hueso nuevo por \u00e1rea total. Las barras de error denotan SD; **P < 0,01 (n = 8 animales, n = 6 rebanadas por animal). Cr\u00e9dito: Science Advances, doi:10.1126\/sciadv.abb5093 Desarrollo de biotintas con distintos perfiles de liberaci\u00f3n de factores de crecimiento para la implantaci\u00f3n in vivo<\/p>\n
El equipo control\u00f3 la liberaci\u00f3n de morf\u00f3genos (factores de crecimiento) a partir de construcciones impresas en 3D, que desarrollaron con biotintas a base de alginato con diferentes nanopart\u00edculas incrustadas para unirse a los factores reguladores. Disminuyeron la liberaci\u00f3n de BMP-2 en las construcciones para mejorar la formaci\u00f3n \u00f3sea in vivo en ubicaciones predefinidas del implante para acelerar la cicatrizaci\u00f3n \u00f3sea y minimizar la formaci\u00f3n \u00f3sea ect\u00f3pica. Freeman et al. nanopart\u00edculas de arcilla usadas o nanopart\u00edculas de hidroxiapatita en el bioink hecho de alginato-metilcelulosa para facilitar la liberaci\u00f3n controlada de VEGF. Mostraron c\u00f3mo las construcciones mantuvieron los gradientes espaciales de los factores de crecimiento durante al menos 14 d\u00edas en el laboratorio despu\u00e9s de la bioimpresi\u00f3n. <\/p>\n
Las construcciones de VEGF impresas mejoraron la angiog\u00e9nesis in vivo, que el equipo prob\u00f3 depositando las construcciones en implantes de policaprolactona (PCL) impresos en 3D para acelerar la vascularizaci\u00f3n en un modelo de rat\u00f3n. Dos semanas despu\u00e9s de la implantaci\u00f3n subcut\u00e1nea dentro del modelo animal, realizaron an\u00e1lisis histol\u00f3gicos para revelar la presencia de vasos en grupos VEGF homog\u00e9neos y en gradiente. No hab\u00eda vasos evidentes presentes en el grupo sin VEGF. Entre dos y cuatro semanas, los grupos de gradiente VEGF ten\u00edan vasos significativamente m\u00e1s altos en las limitaciones de la periferia, Freeman et al. observ\u00f3 que el crecimiento de los vasos en las construcciones era maduro y completo. <\/p>\n
La administraci\u00f3n espaciotemporal de VEGF y BMP-2 condujo a una angiog\u00e9nesis mejorada. (A) Esquema de los grupos experimentales impresos en 3D, incluidas las caracter\u00edsticas clave de los biotintas desarrollados y el procedimiento de defecto segmentario. Dise\u00f1o de construcci\u00f3n (4 mm de di\u00e1metro, 5 mm de altura). (B) Im\u00e1genes representativas de angiograf\u00eda por TC del di\u00e1metro del vaso. Las flechas rojas indican vasos sangu\u00edneos con fugas indicados por charcos de agente de contraste. Cuantificaci\u00f3n de (C) volumen total del vaso, (D) di\u00e1metro medio del vaso y (E) conectividad para todos los grupos despu\u00e9s de 2 semanas in vivo. *P < 0,05 y **P < 0,01; las barras de error indican SD (n = 9 animales). (F) Tinci\u00f3n inmunohistoqu\u00edmica de n\u00facleos (azul), vWF (rojo) y SMA (verde) de los grupos experimentales 2 semanas despu\u00e9s de la implantaci\u00f3n. Se tomaron im\u00e1genes a 40 y 63. Las flechas amarillas indican vasos con tinci\u00f3n dual de SMA y vWF; las flechas blancas indican vasos ligeramente menos maduros con solo tinci\u00f3n positiva de vWF. Cr\u00e9dito: Science Advances, doi:10.1126\/sciadv.abb5093 Administraci\u00f3n de BMP-2 para localizar la formaci\u00f3n \u00f3sea in vivo<\/p>\n
Dado que se sabe que la liberaci\u00f3n lenta y sostenida de BMP-2 contribuye a una regeneraci\u00f3n \u00f3sea \u00f3ptima, el equipo realiz\u00f3 estudios de formaci\u00f3n \u00f3sea en un modelo de rat\u00f3n con liberaci\u00f3n de factor de crecimiento dentro de un marco de tiempo distinto. Para reducir notablemente la liberaci\u00f3n de BMP-2 del bioink, Freeman et al. agreg\u00f3 laponita (una plataforma de nanomedicina) y monitore\u00f3 su liberaci\u00f3n constante de una a cuatro semanas en el laboratorio. Luego, para comprender los efectos sobre la formaci\u00f3n \u00f3sea (osteog\u00e9nesis) en un modelo animal, los cient\u00edficos construyeron biotintas para una liberaci\u00f3n r\u00e1pida de BMP-2 (sin laponita) y una liberaci\u00f3n lenta de BMP-2 (con laponita) y mezclaron las biotintas con mesenquimales derivados de la m\u00e9dula \u00f3sea. c\u00e9lulas madre (BMSC) y las depositaron dentro de andamios impresos en 3D. Luego implantaron estos andamios por v\u00eda subcut\u00e1nea en la espalda de los ratones y siguieron el proceso mediante la siembra de c\u00e9lulas madre mesenquimales adicionales para evaluar el crecimiento \u00f3seo en una ubicaci\u00f3n ect\u00f3pica. Los estudios de cuantificaci\u00f3n mostraron la liberaci\u00f3n lenta de BMP-2 para una formaci\u00f3n significativamente mayor de hueso nuevo por \u00e1rea total de la construcci\u00f3n. El trabajo tambi\u00e9n demostr\u00f3 que la liberaci\u00f3n lenta de BMP-2 tiene un potencial de formaci\u00f3n de hueso significativamente mayor por \u00e1rea total de la construcci\u00f3n.<\/p>\n
La administraci\u00f3n temporal de BMP-2 ex\u00f3gena induce la curaci\u00f3n \u00f3sea temprana a trav\u00e9s de un proceso de osificaci\u00f3n endocondral. (A) Secciones te\u00f1idas con hematoxilina y eosina (H&E) y safranina de todos los grupos despu\u00e9s de 2 semanas in vivo. Las im\u00e1genes se tomaron en 20. DB indica cart\u00edlago que se somete a osificaci\u00f3n endocondral para convertirse en hueso en desarrollo, y B indica tejido \u00f3seo nuevo positivo. Cuantificaci\u00f3n de la cantidad de (B) formaci\u00f3n \u00f3sea y (C) hueso en desarrollo por \u00e1rea total. Las barras de error indican SD (n = 9 animales). (D) Im\u00e1genes reconstruidas por TC del sitio del defecto. Cr\u00e9dito: Science Advances, doi:10.1126\/sciadv.abb5093 <\/p>\n
Mejora de la angiog\u00e9nesis en defectos \u00f3seos grandes<\/p>\n
Freeman et al. next demostr\u00f3 la entrega espaciotemporal de factores de crecimiento (VEGF y BMP-2) para mejorar la angiog\u00e9nesis. Usando construcciones de BMP-2 de liberaci\u00f3n retardada que conten\u00edan gradientes espaciales en VEGF, registraron una formaci\u00f3n \u00f3sea mejorada y un crecimiento de vasos sangu\u00edneos dentro de defectos \u00f3seos femorales de rata de tama\u00f1o cr\u00edtico. Dos semanas despu\u00e9s de la implantaci\u00f3n, los angiogramas de microtomograf\u00eda computarizada (micro-CT) mostraron la aparici\u00f3n de redes vasculares en todos los grupos experimentales utilizados en el estudio, junto con vasos sangu\u00edneos inmaduros primitivos con diferencias notables entre diferentes construcciones experimentales. Dos semanas despu\u00e9s de la cirug\u00eda, tambi\u00e9n notaron una tinci\u00f3n positiva para cart\u00edlago y hueso nuevo en los grupos experimentales compuestos y con gradiente de BMP-2. Cuando realizaron pruebas de microCT para comprender la formaci\u00f3n \u00f3sea, notaron patrones de curaci\u00f3n consistentes. Los mapas comparativos de densidad \u00f3sea obtenidos dentro de las 12 semanas posteriores a la implantaci\u00f3n revelaron que los nuevos huesos conten\u00edan hueso similar a la cortical comparable al hueso nativo adyacente. Para investigar la formaci\u00f3n de hueso heterot\u00f3pico, los cient\u00edficos realizaron un an\u00e1lisis del volumen \u00f3seo en una regi\u00f3n de inter\u00e9s en la semana 12 de la reconstrucci\u00f3n, donde el hueso se form\u00f3 preferentemente en el anillo del defecto con poca formaci\u00f3n de hueso ect\u00f3pico en todos los grupos experimentales. La tinci\u00f3n histol\u00f3gica adicional revel\u00f3 la formaci\u00f3n predominante de tejido fibroso, m\u00e9dula \u00f3sea y cart\u00edlago.<\/p>\n
La administraci\u00f3n espaciotemporal de VEGF y BMP-2 condujo a una mejor distribuci\u00f3n del tejido \u00f3seo 12 semanas despu\u00e9s de la implantaci\u00f3n del andamio. (A) An\u00e1lisis de TC in vivo reconstruido de la formaci\u00f3n \u00f3sea en los defectos. (B) Cuantificaci\u00f3n del volumen \u00f3seo total (mm3) en los defectos en cada momento. (C) Im\u00e1genes representativas de las densidades \u00f3seas de CT en los defectos a las 12 semanas a la mitad del defecto (barra de escala, 1 mm en todo). (D) Densidad \u00f3sea promedio (mg HA\/cm3) en los defectos en cada punto de tiempo. (E) Resumen del an\u00e1lisis del volumen \u00f3seo de la ROI, incluidas las definiciones de las regiones central, anular y heterot\u00f3pica. (F) Volumen \u00f3seo total (mm3) en cada regi\u00f3n a las 12 semanas. **P < 0,01, ***P < 0,001 y ****P < 0,0001; las barras de error indican SD (n = 9 animales). Cr\u00e9dito: Science Advances, doi:10.1126\/sciadv.abb5093 <\/p>\n
De esta manera, Fiona E. Freeman y sus colegas desarrollaron implantes impresos en 3D con factores de crecimiento, que inclu\u00edan de manera \u00f3ptima gradientes espaciales de VEGF acoplado a BMP-2 para mejorar grandes cicatrizaci\u00f3n del defecto \u00f3seo con poca formaci\u00f3n de hueso heterot\u00f3pico (anormal). El equipo logr\u00f3 una mayor respuesta de cicatrizaci\u00f3n \u00f3sea utilizando concentraciones muy bajas de factores de crecimiento ex\u00f3genos. El pr\u00f3ximo paso incluir\u00e1 la traducci\u00f3n de tales tecnolog\u00edas de ingenier\u00eda de tejidos desde el banco hasta la cabecera, lo cual es un proceso desafiante, costoso y lento. El enfoque detallado en este trabajo es una estrategia sin precedentes que permite la administraci\u00f3n del factor de crecimiento espaciotemporal para regenerar defectos \u00f3seos grandes o aumentar la vascularizaci\u00f3n de cualquier construcci\u00f3n impresa en 3D. El equipo prev\u00e9 futuras aplicaciones de esta tecnolog\u00eda para la regeneraci\u00f3n controlada de diversos tipos de tejidos. <\/p>\n
Explore m\u00e1s<\/p>\n
Recrecimiento \u00f3seo utilizando un sustituto cer\u00e1mico y factores de crecimiento derivados de E. coli M\u00e1s informaci\u00f3n:<\/strong> Fiona E. Freeman et al. Patrones de factores de crecimiento definidos espaciotemporalmente por bioimpresi\u00f3n en 3D para controlar estrictamente la regeneraci\u00f3n de tejidos, Science Advances (2020). DOI: 10.1126\/sciadv.abb5093<\/p>\n Michael Simons et al. Angiog\u00e9nesis terap\u00e9utica en enfermedades cardiovasculares, Nature Reviews Drug Discovery (2003). DOI: 10.1038\/nrd1226 <\/p>\n Zarana S. Patel et al. Suministro dual de un factor de crecimiento angiog\u00e9nico y osteog\u00e9nico para la regeneraci\u00f3n \u00f3sea en un modelo de defecto de tama\u00f1o cr\u00edtico, Bone (2008). DOI: 10.1016\/j.bone.2008.06.019 Informaci\u00f3n de la revista:<\/strong> Science Advances , Nature Reviews Drug Discovery , Bone <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Infiltraci\u00f3n de vasos mejorada y angiog\u00e9nesis debido a un gradiente distinto de VEGF. (A) Esquema del andamio impreso en 3D y grupos experimentales. Dise\u00f1o de construcci\u00f3n (4 mm de di\u00e1metro, 5 mm de altura). Secciones te\u00f1idas con H&E de los tres grupos experimentales en (B) 2 y (C) 4 semanas in vivo. Las im\u00e1genes se … Continuar leyendo \u00abRegeneraci\u00f3n tisular controlada con patrones de factores de crecimiento definidos espaciotemporalmente bioimpresos en 3-D\u00bb<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-33661","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-general"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/33661","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=33661"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/33661\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=33661"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=33661"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=33661"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}