biomateriales y nanotecnologia puesta al dia

Biomateriales y Biomateriales y NanotecnologíaNanotecnología

Puesta al díaPuesta al día

Dr. Cristóbal Longton BrunetResidente Cirugía Plástica y Reconstructiva

Pontificia Universidad Católica de Chile

GeneralidadesGeneralidades Carga de enfermedad poblacional crece Carga de enfermedad poblacional crece

exponencialmente.exponencialmente. Aumento de enfermedades crónicas.Aumento de enfermedades crónicas. Aumento lista espera transplantes órganos. Aumento lista espera transplantes órganos.

Necesidad de reemplazar parte del cuerpo Necesidad de reemplazar parte del cuerpo perdidas o defectuosas.perdidas o defectuosas.

Wong et al. Plast. Reconstr. Surg. 2010; 126:858-868.Langer R et al. Science 1993;260: 920–926.Jain R. et al. Nat Biotechnol. 2005;23:821–823.

ObjetivosObjetivos Describir principios de la Ingeniería de Describir principios de la Ingeniería de

Tejidos (IT).Tejidos (IT).

Enfoque en aplicaciones clínicas: estéticas Enfoque en aplicaciones clínicas: estéticas y reconstructivas.y reconstructivas.

Esbozar perspectivas de desarrollo futuro.Esbozar perspectivas de desarrollo futuro.

MetodologíaMetodología Revisión de la literaturaRevisión de la literatura

Términos libres y MESH.Términos libres y MESH. Base de datosBase de datos

MedlineMedline TripdatabaseTripdatabase CochraneCochrane

Exclusión: Células Madre y lipoinjerto.Exclusión: Células Madre y lipoinjerto.

23 23 publicacionespublicaciones

Paradigma RegeneraciónParadigma Regeneración

Wong et al. Plast. Reconstr. Surg. 2010; 126:858-868.

El Engranaje ReconstructivoEl Engranaje Reconstructivo

Knobloch K. et al. Plast. Reconstr. Surg. 2010; 126: e220-2.

Ingeniería de TejidosIngeniería de Tejidos

Langer R et al. Science 1993;260: 920–926.Wong et al. Plast. Reconstr. Surg. 2010; 126:858-868.

Células aisladas

Inductores tisulares

Matrices

Células aisladas

Wong et al. Plast. Reconstr. Surg. 2010; 126:858-868.Takahashi K et al. Cell 2007;131:861–872

Células progenitoras sitio específicas.

Desdiferenciación y reprogramación.



Células aisladas


Matrices


Saltzman W et al. Nat Rev Drug Discov. 2002;1:177–186.

Fundamentalmente factores de crecimiento. Comportamiento celular depende de su concentración, gradiente espacial y tiempo de exposición.


Zhang S et al. Pharm Res. 2009;26:1561–1580.

Distribución en nanopartículas y nanoesferas.

Inductores tisulares Vectores no-Virales: episomas, transitorios.

Químicos: Lípidos catiónicos.

Físicos: Microinyección Liposomas Gene guns Electrosonoporación.

Bonadio J. Adv Drug Deliv Rev. 2000;44:185–194.Zhang X et al. Adv Drug Deliv Rev. 2006;58:515–534.Ghali S et al. Ann Plast Surg 2008;60: 323–332.

Inductores tisulares Vectores Virales: más eficientes.

Retrovirus: sólo células en división, mutagénesis insercional.

Adenovirus: no mutagénicos, efecto transitorio.

Virus adeno-asociados: sólo genes pequeños.

Virus herpes simplex 1: neurotropismo.

Baculovirus: atoxicidad en mamíferos, incapacidad de replicación.Bonadio J. Adv Drug Deliv Rev. 2000;44:185–194.Zhang X et al. Adv Drug Deliv Rev. 2006;58:515–534.Ghali S et al. Ann Plast Surg 2008;60: 323–332.

Mutagénesis insercionalMutagénesis insercional

Bonadio J. Adv Drug Deliv Rev. 2000;44:185–194.Zhang X et al. Adv Drug Deliv Rev. 2006;58:515–534.



Células aisladas


Matrices

MatricesMatrices


Proveen señales estructurales que modulan la interacción célula-matriz.

Crean el ambiente extracelular necesario para la organogénesis.

Aplicaciones Clínicas

Piel Hueso Músculo esquelético Vasos sanguíneos

PielPiel

[Matriz+queratinocitos] fallan a largo plazo por falta de células progenitoras.

Pese a resultados promisorios, la regeneración de piel totalmente funcional es todavía un objetivo lejano.


IntegraIntegra®

Moiemen M et al. Plast. Reconstr. Surg. 2011; 127: 1149-54.

Seguimiento 2-5 años. Crecimiento nervioso y fibras elásticas en dermis reticular. Ausencia de anexos cutáneos y de matriz Integra® residual.

JuvistaJuvista®®

Bush J et al. Plast. Reconstr. Surg. 2010; 126: 1604-15.

Avotermin, análogo TGF-β3.

Mejora aspecto de cicatrices a 12 meses.

Estudio multicéntrico fase III no mejora aspecto de cicatrices. Sesgo de publicación.

Página http://www.renovo.com/en/news/juvista-eu-phase-3-trial-results accedida el 03 de julio de 2011

JuvistaJuvista®®

http://www.renovo.com/en/news/juvista-eu-phase-3-trial-results

RegranexRegranex®® Becaplermin, rh-PDGF. Acelera cicatrización de úlceras en pie diabético.

Página http://www.fda.gov/Drugs/DrugSafety/PostmarketDrugSafetyInformationforPatientsandProviders/

DrugSafetyInformationforHeathcareProfessionals/ucm072148.htm accedida el 03 de julio de 2011.

http://www.fda.gov/Drugs/DrugSafety/PostmarketDrugSafetyInformationforPatientsandProviders/


Piel

Hueso Músculo esquelético Vasos sanguíneos

HuesoHueso


Estructuras basadas en componentes de la MEC pueden ser fabricados con alta resolución estructural (fosfato de calcio, hidroxiapatita, sílica y colágeno).

El linaje celular osteoinductor más efectivo es desconocido.

No hay consenso en la combinación óptima de células, matriz y señales moleculares para desarrollar estructuras osteogénicas.

HuesoHueso

Búsqueda de sustituto para colgajo óseo microvascularizado.

Células osteoprogenitoras de médula ósea autóloga expandidas ex vivo en matriz de hidroxiapatita macroporosa para reparar defectos óseos largos (4-7 cm).

Quarto R et al. N Engl J Med. 2001;344:385–386.

Warnke PH et al. Lancet 2004;364:766–770.


Piel Hueso

Músculo esquelético Vasos sanguíneos

Músculo esqueléticoMúsculo esquelético Inyección intramuscular de mioblastos tiene impacto limitado. “Prevascularización” in vitro: células endoteliales, mioblastos y precursores de fibroblastos.

Levenberg S et al. Nat Biotechnol. 2005; 23: 879–884.Jain R. et al. Nat Biotechnol. 2005; 23: 821–823.

Aplicaciones ClAplicaciones Clínicasnicas

Piel Hueso Músculo esquelético

Vasos sanguíneos

Vasos sanguíneosVasos sanguíneos Vascularización es obstáculo crítico para desarrollar órganos metabólicamente demandantes.

Grosor tisular límite de 100–200 μm: Cualquier estructura que lo sobrepase debe sobreponerse a la vascularización que aporta el lecho receptor.

Levenberg et al. logró microangiogénesis en tejido muscular.

Jain R et al. Nat Biotechnol. 2005;23:821–823.Levenberg S et al. Nat Biotechnol. 2005; 23: 879–884.

Vasos sanguíneosVasos sanguíneos

Shin’oka T et al. N Engl J Med. 2001;344:532–533.

El primer vaso de IT fue usado clínicamente para la reconstrucción de la arteria pulmonar de una niña de 4 años.

Expansión de células endoteliales sembradas en matriz tubular de policaprolactona-ácido poliláctico.

Vasos sanguíneosVasos sanguíneos

L’Heureux N et al. Nat Med. 2006;12:361–365.

Vasos sanguíneos tres capas hasta 4 mm diámetro. Invasión de capa media por células musculares lisas del huésped.

El FuturoEl Futuro

Braquiterapia BiolBraquiterapia Biolóógicagica

Dempsey MP et al. Plast Reconstr Surg. 2008;121:1541–1553.

Michaels JV et al. Plast Reconstr Surg. 2006;118:54–65; discussion 66–68.

Vectores virales introducen genes antitumorales al colgajo libre. Minimiza toxicidad sistémica. Mayor seguridad: eventual resecabilidad del colgajo. Unifica Rol terapéutico + reconstructivo.

Lipolisis química Deoxicolato ± Fosfatidil-colina.

Mecanismo farmacodinámico poco claro.

RCT 42 pacientes. Efecto modesto: lipodistrofia submentoniana. 100% Efectos adversos locales.

Rotunda A et al. Dermatol Surg 2009;35:792–803.

FDA no ha aprobado ninguna droga para disolver tejido adiposo.

Patrón de efectos adversos inmediatos y alejados desfavorable.

Sitio http://www.fda.gov/Drugs/GuidanceComplianceRegulatoryInformation/PharmacyCompounding/ucm207624.htm accedido en julio de 2011.

Lipolisis química

http://www.fda.gov/Drugs/GuidanceComplianceRegulatoryInformation/PharmacyCompounding/ucm207624.htm

ConclusionesConclusiones Pese al gran avance en asemejar propiedades

físicas de la piel, replicar sus funciones es un desafío.

Aún se deben caracterizar mejor las células madre tras su manipulación ex-vivo.

Desarrollo de estructuras orgánicas está limitado por su irrigación.

ConclusionesConclusiones Los Cirujanos Plásticos estarán crecientemente más

envueltos en todos los aspectos de la IT:

Evaluación multidisciplinaria del caso clínico inicial.

Desarrollo de partes a la medida del paciente.

Implementación final de las estructuras en pabellón.

Biomateriales y Biomateriales y NanotecnologíaNanotecnología

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Dr. Cristóbal Longton BrunetResidente Cirugía Plástica y Reconstructiva

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