Scaffolds de fibroína de seda para aplicaciones en ...
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Scaffolds de fibroína de seda para
aplicaciones en Ingeniería Tisular
Dr. Salvador David Aznar Cervantes
JORNADA CIENTÍFICA IMIDA/IMIB
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Naturaleza química de la seda de B. mori
Proteínas constitutivas:
Fibroína: Proteína polimérica que
constituye la fibra de seda (70%)
Sericina: Proteína globular que
rodea y une las fibras de fibroína
(30%).
SERICINA
FIBROÍNA
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Naturaleza química de la seda de B. mori
Dominio Lámina beta: Motivo peptídico repetido
Gly-Ala-Gly-Ala-Gly. Hidrofobo
Dominio Hélice alfa: Hidrófilo
SERICINA
FIBROÍNA
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Naturaleza química de la seda de B. mori
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Paradigma de la Ingeniería Tisular
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Paradigma de la Ingeniería Tisular
SCAFFOLDS
Tres condicionantes:
1.Fabricado con materiales biocompatibles y
reabsorbibles.
2.Configuración y topografía porosas imitando al
máximo la matriz extracelular del tejido a reparar.
3.Bioactividad: Capacidad de ser funcionalizado
con ligandos y factores de crecimiento que
activen programas de proliferación y
diferenciación en las células.
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La fibroína de seda como biomaterial
Propiedades:
-Biocompatible.
-Alta resistencia a la tracción mecánica.
-Degradable a medio-largo plazo (1 año
para la reabsorción).
-Superficie altamente reactiva
(funcionalizable…BMP-2, EGF, FGF…).
- Puede ser procesada en varios
formatos: films, hidrogeles, scaffolds
3D, nanoparticulas, cordones…
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Procesado de la seda
1. Capullos
de seda
2. Desgomado por ebullición
en Na2CO3 0,02N3. Disolución empleando
soluciones acuosas de
LiBr (9.3M), CaCl2 (1:1 p/p)
o CaCl2:EtOH:H2O (1:2:8 en
relación molar)
4. Diálisis a 4ºC
frente a agua
destilada5. Conservación de la disolución
acuosa o liofilización
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Desarrollo de scaffolds y estructuras para crecimiento de
células madre en Ingeniería Tisular
a) Films, geles y recubrimientos
Reparación de membrana timpánica, córnea y piel.
b) Esponjas porosas
Armazón poroso para regenerar tejido óseo y cartílago.
c) Fibras y cordones
Soportes para reparación de ligamentos y tendones.
e) Nanofibras electrohiladas
f) Nanopartículas
Liberación controlada de fármacos
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Líneas de trabajo actuales
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Líneas de trabajo actuales…
A) Esponjas porosas (scaffolds 3D)
Estructuras aptas para ingeniería de tejido óseo (defectos críticos en huesos largos,
mandíbula, etc) y cartílago.
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Líneas de trabajo actuales…
B) Materiales electrohilados
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B) Materiales electrohilados
Líneas de trabajo actuales…
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Líneas de trabajo actuales…
B) Materiales electrohilados
1.Tejidos electrohilados con partículas para detoxificar gases nerviosos -Metal-Organic
Frameworks (MOFs) . Agentes de guerra química
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Líneas de trabajo actuales…
B) Materiales electrohilados
2. Tubos electrohilados para reconstrucción de tejido vascular
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Líneas de trabajo actuales…
B) Materiales electrohilados
Fibroblastos humanos
Células madre de cordón umbilical
3. Mallas electrohiladas para reconstrucción de piel
≈
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Líneas de trabajo actuales…
B) Materiales electrohilados
4. Tejidos electroconductores para estimulación celular y biosensores
Malla control
Malla conductora con
grafeno o polipirrol.
1 día 7 días
Cultivo de fibroblastos
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Líneas de trabajo actuales…
Fibroblastos L929 sobre mallas de fibroína con
grafeno
B) Materiales electrohilados
4. Tejidos electroconductores para estimulación celular y biosensores
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Líneas de trabajo actuales…
B) Materiales electrohilados
4. Tejidos electroconductores para estimulación celular
y biosensores
Células PC-12 (ingeniería de tejido nervioso)
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Líneas de trabajo actuales…
B) Materiales electrohilados
5. Injertos para acelerar reparación de tendones
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Líneas de trabajo actuales…
B) Materiales electrohilados
5. Injertos para acelerar reparación de tendones
Sutura fotoquímica, “Photochemical tissue bonding” (PTB)
• Técnica emergente basada en la unión de superficies de tejidos ricos en
colágeno usando un colorante fotoactivo y luz láser
Rosa de
Bengala (RB)Luz verde
RB*
excitada
Proteína con
radicales
Proteína
Enlaces
covalentes
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Líneas de trabajo actuales…
B) Materiales electrohilados
5. Injertos para acelerar reparación de tendones
Envolver tendón con malla embebida en RB. Poner papel de aluminio en la zona inferior
del tendón para que la irradiación del láser
sea homogénea
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C) Films (películas transparentes)
Aplicaciones en ingeniería de: 1. Tejidos oculares
limbo estroma endotelio
Líneas de trabajo actuales…
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C) Films (películas transparentes)
Aplicaciones en ingeniería de: 1. Tejidos oculares
Aplicación en “DMEK” o queratoplastia endotelial de membrana de Descemet
Procedimiento quirúrjico
Procedimiento menos invasivo que el transplante de córnea integro
Líneas de trabajo actuales…
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C) Films (películas transparentes)
Aplicaciones en ingeniería de: 1. Tejidos oculares
Imágenes de tomografía de coherencia óptica del segmento anterior (SA-TCO)
Líneas de trabajo actuales…
Córnea sana Film fibroína + células
Film fibroínaDescemetorrexis sin tratar
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C) Films (películas transparentes)
Aplicaciones en ingeniería de: 1. Tejidos oculares
Células de endotelio corneal humanas (A y B) y de conejo (C y D)
Marcadores positivos
de ZO-1 (verde) y
Na+/K+ ATPase (red)
en células creciendo
sobre films de fibroína.
Líneas de trabajo actuales…
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Líneas de trabajo actuales…
C) Films (películas transparentes)
Aplicaciones en ingeniería de: 1. Tejidos oculares
Tras 6 semanas cornea
recuperada en cuanto a
transparencia, grosor y
expresión marcadores de
células de endotelio corneal
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Líneas de trabajo actuales…
C) Films (películas transparentes)
Aplicaciones en ingeniería de: 1. Tejidos oculares (films estriados)
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Líneas de trabajo actuales…
C) Films (películas transparentes)
Aplicaciones en ingeniería de: 1. Tejidos oculares (films estriados)
600 estrías/mm
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Líneas de trabajo actuales…
C) Films (películas transparentes)
Aplicaciones en ingeniería de: 1. Tejidos oculares (films estriados)
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
24h 48h 5d
Plástico
Film Control
Film pattern
C-
estr
iad
o
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Líneas de trabajo actuales…
C) Films (películas transparentes)
Aplicaciones en ingeniería de: 2. Piel
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Líneas de trabajo actuales…
D) Fibras de seda
1. Estructuras aptas para regeneración de tendones y ligamentos por su elevada
resistencia a la tracción (“HIJUELA”)
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Líneas de trabajo actuales…
D) Fibras de seda
Elaboración basada en el método tradicional de producción de la “hijuela murciana”
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Líneas de trabajo actuales…
D) Fibras de seda
1. Estructuras aptas para regeneración de tendones y ligamentos por su elevada
resistencia a la tracción
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Líneas de trabajo actuales…
D) Fibras de seda
1. Estructuras aptas para regeneración de tendones y ligamentos por su elevada
resistencia a la tracción
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Líneas de trabajo actuales…
D) Fibras de seda
2. Uso potencial para estimular con luz roja la reparación de tejidos, actuando como
fibras ópticas (patentado y publicado)
Producción de una
fibra óptica de emisión
lateral biocompatible y
biodegradable.
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CONCLUSIÓN GENERAL:
Las óptimas propiedades de la
fibroína de seda como biomaterial,
junto a la biología bien
documentada de Bombyx mori y su
gran potencial, en términos de
manipulación genética, hacen
vislumbrar un renacer de la
actividad sericícola en Europa con
infinidad de aplicaciones en el
campo de la biomedicina.