T.7 Introducción a la Ingeniería de Tejidos PDF

**T.7 INTRODUCCIÓN A INGENIERÍA DE TEJIDOS** **EVOLUCIÓN HISTÓRICA** Alexis Carrel (Siglo XX): demuestra por primera vez: - Efecto regenerador que se observa con la aplicación de células provenientes de un organismo joven a uno más viejo. "Los órganos envejecidos recobran rápidamente su...

**T.7 INTRODUCCIÓN A INGENIERÍA DE TEJIDOS** **EVOLUCIÓN HISTÓRICA** Alexis Carrel (Siglo XX): demuestra por primera vez: - Efecto regenerador que se observa con la aplicación de células provenientes de un organismo joven a uno más viejo. "Los órganos envejecidos recobran rápidamente su vigor si se les agrega un extracto de otro órgano similar." → Terapia celular - "La esperanza de la humanidad está basada en la prevención de las enfermedades degenerativas y mentales, pero no en el alivio de los síntomas." → Medicina preventiva - Inmortalidad órganos o tejidos in vitro: corazón de pollo latiendo en cultivo durante 27 años. Evidencia de que los tejidos podían mantenerse inmortales en las condiciones adecuadas → Cultivo de tejidos Dr. Paul Niehans (Suiza): pionero en el desarrollo de la terapia celular - "Terapia de células frescas": popularizó el uso de células animales frescas para el tratamiento de diversas enfermedade Robert Edwards - Problema: infertilidad humana - Solución: fertilización in vitro (FIV) mediante maduración de oocitos humanos (37h en vez de 12h de ratones previos). - Demostró que los óvulos humanos podían ser fertilizados fuera del cuerpo y luego transferidos al útero para lograr un embarazo. - Observó el comportamiento de los cultivos de las líneas celulares de embriones de conejo obtenidos por FIV Richard Gardner - Uno de los primeros en investigar cómo las células madre embrionarias tenían el potencial de diferenciarse en diversos tipos celulares. Leonard Hayflick (en 1961): su trabajo ha tenido impacto en la medicina regenerativa y antienvejecimiento - Efectividad de la terapia celular al trasplantar células "jóvenes", liofilizadas o hidrolizadas, provenientes de tejidos embrionarios sanos controlados. - Liberación de biomoléculas revitalizantes presentes en las células jóvenes (como factores de crecimiento y moléculas señalizadoras), necesarias en las células envejecidas, dañadas o enfermas, al ser reconocidas por el sistema inmune. En 2006, Shinya Yamanaka demostraba que la introducción de 4 factores de transcripción (factores Yamanaka), en fibroblastos embrionarios y adultos de ratón, inducía su reprogramación a células madre pluripotentes (iPSCs: induced-pluripotent stem cells) con características similares a las células madre embrionarias, capaces de inducir el desarrollo embrionario y generar todo un organismo. Un año más tarde, Yamanaka reproducía su experimento reprogramando células somáticas humanas. **Clasificación de medicamentos** Atendiendo a su composición: - Medicamentos químicos (Small molecules): molécula con peso molecular inferior a 1000 Da y no polimérica. Más desarrollados hasta ahora: analgésicos, antihistamínicos, antibióticos, inhibidores de canales de iones, agonistas o antagonistas de receptores de membrana, etc. - Medicamentos biológicos: principio activo es de origen biológico: se produce o se extrae a partir de una fuente biológica - Medicamentos inmunológicos: su acción está directamente ligada a la activación del sistema inmune del paciente, como vacunas, toxinas, sueros y alérgenos. - Medicamentos hemoderivados: a base de constituyentes sanguíneos (albúmina, factores de coagulación e inmunoglobulinas de origen humano). - Medicamentos biotecnológicos: obtenido por técnicas de biotecnología (expresión en sistemas celulares, tecnología del ADN recombinante, etc.); la mayoría son proteínas, péptidos o sus derivados. Biosimilar (el principio activo nunca puede ser el mismo al original debido a la fuerte dependencia del proceso de producción al que están sujetos) frente a bioequivalente (deben tener los mismos principios activos y en la misma concentración que los medicamentos originales). Ejemplos son: citoquinas, activadores del plasminógeno, factores de crecimiento, proteínas de fusión, enzimas, receptores, hormonas y anticuerpos monoclonales. - Terapias avanzadas: medicamentos de terapia génica; terapia celular somática e ingeniería de tejidos **Intro a terapias avanzadas** Según la AEMPS (Agencia Española de Medicamentos y Productos Sanitarios) Los medicamentos de terapia avanzada son medicamentos de uso humano basados en genes (terapia génica), células (terapia celular) o tejidos (ingeniería tisular) e incluyen productos de origen autólogo, alogénico o xenogénico. Constituyen nuevas estrategias terapéuticas y su desarrollo contribuirá a ofrecer oportunidades para algunas enfermedades que hasta el momento carecen de tratamientos eficaces. - **Terapia génica:** "Un medicamento de terapia génica es un medicamento biológico con las características: - Incluye un principio activo que contiene un ácido nucleico recombinante, o está constituido por él, utilizado en seres humanos, o administrado a los mismos, con objeto de regular, reparar, sustituir, añadir o eliminar una secuencia génica. - Su efecto terapéutico, profiláctico o diagnóstico depende directamente de la secuencia del ácido nucleico recombinante que contenga, o del producto de la expresión genética de dicha secuencia. - Los medicamentos de terapia génica no incluyen las vacunas contra enfermedades infecciosas." - Por ejemplo: para la fibrosis quística, la hemofilia, o algunas enfermedades raras - **Terapia celular:** Un medicamento de terapia celular somática tiene las características siguientes: - Contiene células o tejidos, o está constituido por ellos, que han sido objeto de manipulación sustancial de modo que se hayan alterado sus características biológicas, funciones fisiológicas o propiedades estructurales pertinentes para el uso clínico previsto, o por células o tejidos que no se pretende destinar a la misma función esencial en el receptor y en el donante. - Se presenta con propiedades para ser usado por seres humanos, o administrado a los mismos, con objeto de tratar, prevenir o diagnosticar una enfermedad mediante la acción farmacológica, inmunológica o metabólica de sus células o tejidos. - Por ejemplo: trasplante de medula ósea. - **Ingeniería de tejidos**: Por «producto de ingeniería tisular» se entenderá aquel: - Que contiene o está formado por células o tejidos manipulados por ingeniería, y del que se alega que tiene propiedades, se emplea o se administra a las personas para regenerar, restaurar o reemplazar un tejido humano. - Un producto de ingeniería tisular podrá contener células o tejidos de origen humano, animal, o ambos. Las células o tejidos podrán ser viables o no. Podrá también contener otras sustancias, como productos celulares, biomoléculas, biomateriales, sustancias químicas, soportes o matrices. - Quedarán excluidos de la presente definición los productos que contienen o están formados exclusivamente por células y/o tejidos humanos o animales no viables, que no contengan células o tejidos viables y que no ejerzan principalmente una acción farmacológica, inmunológica o metabólica. - Las células o tejidos se considerarán «manipulados por ingeniería» si cumplen al menos una de las condiciones siguientes: - Las células o tejidos han sido sometidos a manipulación sustancial, de modo que se logren las características biológicas, funciones fisiológicas o propiedades estructurales pertinentes para la regeneración, reparación o sustitución pretendidas. - Las células o tejidos no están destinados a emplearse para la misma función o funciones esenciales en el receptor y en el donante. - **Medicamento combinado de terapia avanzada (MCTA)** cumple las siguientes condiciones: - Tiene que incorporar, como parte integrante del mismo, uno o más productos sanitarios - La parte celular o tisular tiene que contener células o tejidos viables. - La parte celular o tisular que contenga células o tejidos no viables tiene que poder ejercer en el organismo humano una acción que pueda considerarse fundamental respecto de la de los productos sanitarios mencionados. - Por ejemplo: implante de piel bioartificial que combina células vivas con una matriz de soporte (como un hidrogel o biopolímero). **FINALIDAD DE INGENIERÍA DE TEJIDOS** 1. Creación o formación de nuevos tejidos para la reconstrucción terapéutica del cuerpo humano, a través de una deliberada y controlada estimulación de las células dianas seleccionadas gracias a una combinación sistemática de señales moleculares y mecánicas Ejemplos: Piel artificial para la regeneración de quemados, Regeneración de cartílago por condrocitos autólogos trasplantados... 2. - Conocer las relaciones estructura -- función en tejidos normales y patológicos - Crear modelos de tejidos humanos para la detección de toxinas o agentes infecciosos o para ensayar fármacos - Controlar la respuesta celular y tisular a lesiones, estímulos físicos, biomateriales con superficies químicas, farmacológicas, mecánicas, inmunológicas y manipulación genética 3. - Restaurar la función de un órgano y tejido usando estrategias biológicas y de ingeniería - Mejorar la calidad de vida de millones de personas 4. I. Desarrollo de nuevas líneas celulares y biomateriales II. Evaluación óptima de la configuración del implante (incluyendo vasculatura funcional en tejidos tridimensionales) III. Desarrollo de metodología adecuada para ensayar y analizar de forma validada IV. Conseguir de forma reproducible la fabricación y preservación de sistemas artificiales hasta tener listo su uso 5. - Restaurar una función tisular u orgánica empleando estrategias biológicas e ingenieras - Estudio de la relación entre la estructura y función en tejidos normales y patológicos - Crear modelos para la detección de toxinas y agentes infecciosos o para la experimentación de fármacos - investigación preclínica - Controlar respuestas celulares y tisulares a daños, estímulos físicos, inmunológicos, farmacológicos, mecánicos 6. El objeto de la fase preclínica es caracterizar la eficacia y seguridad del medicamento en sistemas celulares "in vitro" y en modelos animales "in vivo". El desarrollo preclínico comprende: - Selección de las nuevas moléculas candidatas - Investigación de su potencial acción farmacológica - Evaluación de su seguridad Además de los estudios de eficacia, es necesario llevar a cabo estudios de seguridad: 1. **Farmacocinética/toxicocinética y metabolismo** (ADME-Tox): Describe lo que le sucede al fármaco por acción del organismo. Normalmente se realizan en dos especies de mamíferos, una de ellas roedor, utilizando diferentes dosis y aplicadas a hembras y machos. Permite identificar: a. Efectos tóxicos del compuesto, si los hubiera b. La forma de administración más apropiada c. La dosis a utilizar 2. **Farmacología de seguridad:** caracterizar las acciones farmacológicas no deseadas del medicamento sobre los diferentes sistemas funcionales del organismo. Se evalúan los efectos del fármaco sobre el: d. Sistema nervioso central, Sistema cardiovascular, Sistema respiratorio, Otros: sistema renal, gastrointestinal o nervioso autónoma, si existen indicios o alertas especificas 3. **Toxicidad:** los ensayos toxicológicos a realizar son muy dependientes del producto y de su aplicación, así como de la fase clínica a la que tienen que dar cobertur. e. Toxicología general: cualquier efecto tóxico que afecte morfológica o funcionalmente a los distintos órganos o sistemas del individuo. f. Genotoxicidad: efectos del medicamento sobre el material genético (genes y cromosomas). g. Toxicología de la reproducción y desarrollo: efectos del medicamento sobre la capacidad reproductiva de los progenitores y sobre la descendencia. 3 segmentos de la reproducción: fertilidad y desarrollo embrionario temprano, desarrollo embriofetal (o período de organogénesis) y desarrollo peri y posnatal. h. Potencial carcinogénico: probabilidad de que aparezcan tumores cuando es administrado a lo largo de toda la vida del animal. Son estudios de 2 años de duración en roedores. i. Tolerancia local: efecto tóxico en el sitio de administración y la regresión de las lesiones en caso de producirse. j. Toxicología especial: Un caso particular que a menudo se debe investigar en medicamentos de origen biotecnológico es la inducción de inmunogenicidad, es decir, la capacidad del compuesto para inducir la formación de anticuerpos anti-fármaco. k. Toxicología general: cualquier efecto tóxico que afecte morfológica o funcionalmente a los distintos órganos o sistemas del individuo. l. Toxicidad a dosis única- Toxicidad aguda (vía oral, cutánea, inhalatoria) En la actualidad, solo en casos muy particulares. Selección de niveles de dosis en estudios subcrónicos LD50 (dosis letal media -- Lethal Dose) Método de la dosis fija: Dosis preseleccionadas se administran a pequeños grupos de animales. Si no hay efectos tóxicos, se sube la dosis; si hay toxicidad severa, se detiene el estudio. Método de las Clases de Toxicidad Aguda: Dosis escalonadas predefinidas administradas a pequeños grupos de animales. Se detiene si se observa mortalidad/toxicidad severa Método Arriba y Abajo: Se administra la dosis a un animal por vez. Según los resultados (mortalidad o supervivencia), se sube o baja la dosis en el siguiente sujeto. **Estudios in vivo** El nematodo Caenorhabditis elegans: - Su estructura es sencilla y es transparente: permite la observación de fenotipos celulares. Debido a sus pocas células ha sido posible seguir todas y cada una de las divisiones celulares. - Su ciclo de vida es de dos semanas y permite estudiar el comportamiento celular durante todo un ciclo de vida: nacimiento, crecimiento, desarrollo y muerte. - El amplio estudio de la apoptosis en C. elegans ha demostrado una regulación muy similar a la de mamíferos → resulta ser un buen modelo para el estudio de genes implicados en apoptosis y para la detección de compuestos que modulan este proceso, lo cual tiene importantes aplicaciones en el desarrollo de tratamientos contra el cáncer. El pez cebra: - Vertebrado diploide como el humano. Es fácil de criar y mantener, y su fecundidad es alta - La embriogénesis ocurre externamente y los embriones son fácilmente visibles al microscopio por su transparencia, lo que permite estudiar todos los estadios de su desarrollo y el efecto del fármaco sobre los órganos y tejidos. Estudios genotoxicológicos: Prueba de micronúcleos de médula ósea Estudio de morfología de espermatozoides en ratones Toxicología de fertilidad y reproducción: Ratas Conejos Nematodo, pez cebra, etc. **Estudios in vitro** Ventajas - Simplicidad, Disponibilidad, Bajo coste - Fácil control de las variables experimentales - Necesidad de cantidades muy pequeñas de la molécula en estudio - Posibilidad de realizar estudios en etapas muy tempranas de desarrollo Inconvenientes - Información limitada - Mala correlación con resultados in vivo Desarrollo innovador de modelos in vitro Generación de hígados humanos funcionales utilizando iPSCs **Estudios ex vivo** Estudios citotoxicidad: Microorganismos, Órganos aislados, Cultivos primarios, Líneas celulares Estudios genotoxicológicos **Estudios in silico** Modelado computacional y matemático del comportamiento de los compuestos. Permite predecir respuestas humanas in vivo. **TIPOS DE CÉLULAS UTILIZADAS EN INGENIERÍA DE TEJIDOS** **1. Tipos de células madre según su potencialidad** Las células madre se definen como células indiferenciadas que: - son capaces de autorrenovarse, es decir, producir más células como ellas mismas, y - son multipotentes, es decir, son capaces de diferenciarse en dos o más tipos de células maduras. - Células madre totipotentes Pueden diferenciarse en todos los tipos celulares del cuerpo, incluyendo tejidos embrionarios (como la placenta) y tejidos somáticos. - Células madre pluripotentes Pueden diferenciarse en casi todos los tipos celulares del cuerpo, pero no en tejidos extraembrionarios como la placenta. - Células madre multipotentes Pueden diferenciarse en tipos celulares dentro de un linaje específico. - Células madre hematopoyéticas: forman células sanguíneas. - Células madre mesenquimales: forman hueso, cartílago, músculo y grasa. - Células madre unipotentes Solo pueden diferenciarse en un tipo celular específico, aunque conservan la capacidad de autorrenovación. - Células madre de la piel: producen únicamente queratinocitos. **2. Células madre embrionarias** - Las células madre embrionarias (ES, embryonic stem cells) son un tipo de células madre aisladas de la masa celular interna de un blastocisto (un embrión de 3 a 5 días). - Estas son las células en el embrión temprano que dan lugar a todas las diversas estructuras del feto de mamífero. - A diferencia de las células madre adultas, las células ES son pluripotentes; es decir, son capaces de diferenciarse en los tres tipos principales de capas germinales que dan lugar a todos los tejidos y órganos del cuerpo. - Las células humanas se pueden obtener de embriones sobrantes de un proceso de FIV. - Cuando crecen en un medio de cultivo, estas células se pueden autorenovar de forma indefinida sin perder su habilidad de diferenciación. - Se mantienen en un estado pluripotente, gracias a la enzima telomerasa, ciertos reguladores de cromatina que desactivan genes que codifican reguladores de diferenciación, o algunos factores de transcripción. - Al aplicar factores de crecimiento específicos, las células se pueden transformar en células diferenciadas. - Células helper: participan en las interacciones célula-célula, liberan nutrientes y factores de crecimiento al medio de cultivo que mantiene la pluripotencia de las ES. **3 capas germinales** - Endodermo: es la capa más interna. Da lugar a tejidos como el sistema digestivo (esófago, estómago, intestino), el sistema respiratorio (pulmones, tráquea), y glándulas como el hígado y el páncreas. - Mesodermo: es la capa media. Da lugar a estructuras como el músculo esquelético y cardíaco, huesos y cartílagos, los riñones, el sistema reproductivo (excepto los gametos) y el sistema circulatorio (vasos sanguíneos, corazón). - Ectodermo: es la capa más externa. Da lugar a tejidos como la epidermis, o el sistema nervioso central y periférico. **3. Células madre adultas** - La mayoría de las células completamente diferenciadas en los animales adultos ya no poseen la capacidad de división celular. - Pueden ser sustituidas por la proliferación de las células madre adultas: una subpoblación de células autorrenovables menos diferenciadas. - La renovación de las células madre adultas es limitada porque sólo pueden diferenciarse en células específicas de un solo tejido: son multipotentes. - Ejemplos: células sanguíneas, espermatozoides, células epiteliales de la piel y células epiteliales del tracto digestivo. - Células amplificadoras de tránsito Células de proliferación rápida que se dividen varias veces antes de diferenciarse, de modo que la división de una célula madre resulta en la génesis de múltiples células diferenciadas. - Las células madre fueron identificadas por primera vez en el sistema hematopoyético en células aisladas derivadas de la médula ósea de ratón. - La diferenciación de las células sanguíneas ocurre principalmente en la medula ósea. - Los progenitores mieloides y los progenitores linfoides representan las dos principales líneas de diferenciación. - Las células epiteliales del intestino nuevas se derivan de la división lenta pero continua de células madre que se encuentran al fondo de las criptas intestinales. - Las células amplificadoras de tránsito se diferencian en: - Células epiteliales de absorción - Dos tipos de células secretoras - Células caliciformes y células enteroendocrinas - Aplicaciones médicas de las células madre de adulto: - Trasplante de células madre hematopoyéticas o trasplante de médula ósea **4. Proliferación de células diferenciadas** Para mantener un número constante de células en los tejidos y órganos adultos, la muerte celular debe estar equilibrada con la proliferación celular: 1. Los fibroblastos de la piel proliferan para reparar lesiones. 2. Las células endoteliales (del interior de los vasos sanguíneos) son un tipo de célula totalmente diferenciada capaz de reanudar la proliferación en respuesta a la estimulación por factores de crecimiento. 3. Las células hepáticas pueden proliferar y reemplazar el tejido que falta en caso de perder gran cantidad de estas. **5. Células madre pluripotentes inducidas (iPSCs)** - Las células madre pluripotentes inducidas (iPSCs) se generan en el laboratorio a partir de células diferenciadas. - Las células somáticas pueden ser reprogramadas al introducir los genes de los 4 factores de transcripción que se incorporan a las células mediante vectores virales: - c-Myc: activa los genes que potencian la proliferación celular y ayuda a remodelar la cromatina para permitir que los otros factores accedan a las regiones génicas asociadas con la pluripotencia. - Klf4: forma un complejo con Oct4 y Sox2 para activar la expresión de Nanog, un factor de transcripcion necesario para la auto-renovación. Además, Klf4 reprime genes específicos relacionados con la senescencia celular, lo que ayuda a mantener la pluripotencia. - Oct4, Sox2: regulan genes responsables de los cambios metabólicos y la reorganización del citoesqueleto: eventos que transforman las células en pluripotentes a través de varias generaciones - Se puede estimular la diferenciación de las células iPSCS en varios tipos celulares especializados mediante el cultivo de estas células en presencia de factores de crecimiento específicos en una secuencia particular y en momentos concretos. - Por ejemplo, las células β secretoras de insulina a partir de iPSCs humanas Ver dibujos página 19 y 20 **MATERIALES EN INGENIERÍA DE TEJIDOS** **1. Estrategias de la ingeniería de tejidos** Objetivo: sembrar células de distinto tipo en soportes porosos e implantarlas en diferentes sitios tisulares para reponer o regenerar tejidos dañados o perdidos 1. Células + soporte: Trasplantar células en crecimiento in vitro a una matriz artificial para conseguir generar un tejido completo Ventajas: Preserva la viabilidad celular y la funcionalidad de las células durante el trasplante Conexión celular inmediata con sistema vascular no esencial 2. Soporte: regeneración in situ del tejido utilizando esa matriz artificial + factores de crecimiento al implantarlo de nuevo en el hospedador 3. Terapia celular: Inyección local y sistémica de células directamente Precauciones: a. Crecimiento de muchas células b. Evitar contaminación bacteriana c. Tratar de preservar el fenotipo d. Prevenir la acumulación de mutaciones genéticas durante la expansión del cultivo e. Desventajas: muchas células mueren, poco injerto y poco control sobre las células trasplantadas **2. Componentes de ingeniería de tejidos** - En los últimos años, se han incorporado conocimientos y avances técnicos de campos como la ciencia de los materiales, la creación rápida de prototipos, la nanotecnología, la biología celular y la biología del desarrollo. - En clínica o ensayos clínicos: cartílago, hueso, piel, vejiga, injertos vasculares, tejidos cardíacos, etc. - Diagnóstico/screening: organ-on-a chip or body-on-a-chip. - La vascularización e inervación siguen siendo un reto. **Células** Las células son la unidad estructural de un tejido - Fuente: Autólogas, Alogénicas, o Xenogénicas - Fenotipo: puede ser regulado a través de la manipulación del aislamiento - Condiciones de cultivo: asegurar la pureza y diferenciación correcta Ver dibujo página 26 Las características compartidas por todas las células madre incluyen su capacidad de autorrenovación y su capacidad para dar lugar a determinadas clases de células diferenciadas. - ES, EG (embryonic germ cells) e iPSCs: pluripotentes - Células madre adultas: unipotentes (limitadas a un único destino) o multipotentes (pueden dar lugar a múltiples tipos de células) **Soporte físico** Varios formatos que se fabrican específicamente según los requisitos del tejido dañado: - Scaffolds porosos, Hidrogeles, Membranas, Tubos, Micro y nanoesferas **Soporte físico: biomateriales de nueva generación** - Biomateriales inteligentes: son materiales diseñados para: - Interactuar dinámicamente con el entorno biológico - Modificar sus propiedades físicas, químicas y mecánicas en respuesta a cambios en estímulos externos o internos de una manera controlada y predecible - Posibles respuestas: cambios en su forma, propiedades mecánicas, liberación de moléculas bioactivas, o alteraciones en su comportamiento funcional - Gracias a avances en la síntesis de polímeros, la ingeniería de proteínas, el autoensamblaje molecular y las tecnologías de microfabricación Diferentes aplicaciones de los biomateriales inteligentes en el ámbito de la ingeniería de tejidos y campos afines: A. Material sensible a los estímulos B. Biomaterial inyectable cargado con células, fármacos o moléculas bioactivas C. Polímero hinchable D. Material blando con memoria de forma y que responde a temperatura E. Sistema de administración en forma de estrella F. Sistema de administración basado en nanopartículas G. Materiales para mejorar la inmunoterapia contra el cáncer mediante la administración selectiva de células T **Soporte físico: matriz biodegradable** - Hidrogeles como soportes 3D: alto contenido en agua, microestructura tipo MEC y biocompatibilidad. Sin embargo, no recrean completamente el complejo microambiente de muchos tejidos y órganos de orden superior. - Esferoides: mejores interacciones entre células y transporte de masas por difusión. Se utilizan principalmente para imitar micronichos, y su cultivo es complejo y laborioso. Si se supera un determinado tamaño, se produce necrosis en el núcleo. Se puede mejorar por preacondicionamiento o añadiendo suplementos. - Organoides: esferoides celulares mejorados que tienen un entorno fisicoquímico muy similar al tejido que representan. Pueden crearse a partir de diversas fuentes celulares: como células autólogas, células ES e iPSCs. - Andamiajes descelularizados: se obtienen eliminando las células de tejidos originales mediante detergentes suaves, conservando la matriz extracelular (ECM) nativa, compuesta principalmente de colágeno, y manteniendo propiedades estructurales complejas del tejido original. **Soporte físico: fabricación de scaffold (andamios)** Métodos de síntesis A. Estereolitografía: utiliza luz para solidificar capas sucesivas de material biológico con alta precisión B. Electrospinning: genera fibras extremadamente delgadas, ideales para simular la matriz extracelular natural C. 3D bioprinting: a. Bioprinting inducido por láser b. Bioprinting basado en inyección de tinta c. Bioprinting basado en extrusión Los datos de imágenes digitales se están utilizando como planos para recrear tejidos y órganos complejos. - Imágenes médicas de tomografía computarizada - Resonancia magnética - "Transparencia" de los tejidos **Factores biológicos** Hormonas, citoquinas, factores de crecimiento, moléculas de la matriz extracelular (MEC), moléculas de la superficie celular, ácidos nucleicos, proteínas, péptidos, corticoesteroides. Los factores: - Afectan al comportamiento y funcionalidad celular en el interior del soporte - Controlan temporalmente y espacialmente los procesos celulares Liberación controlada: - Solubles: encapsularlas y liberarlas a través de procesos de erosión y difusión - No solubles: Asociadas a los componentes de la matriz = INMOVILIZACIÓN Crecimiento, diferenciación, proliferación y adhesión Permite dirigir el crecimiento y la orientación del tejido Ver dibujo página 39 **3. Biorreactores** Pueden imitar mejor el entorno in vivo al proporcionar control físico y bioquímico de las señales regulatorias a las células y tejidos cultivados: - Aplicación de fuerzas mecánicas - Control del ritmo eléctrico - Componentes de cultivo dinámico e inducción de la diferenciación celular - Monitorización en tiempo real de parámetros de cultivo por incorporación de sensores avanzados: como el pH, el consumo de oxígeno, la proliferación celular y la secreción de factores desde un tejido en crecimiento. Favorecen la transferencia de nutrientes, difusión de metabolitos, oxígeno, CO2 **Componentes** - Cámara de cultivo, Reservorio con el medio, Sistema de intercambio, Monitorización y control **Microambiente con condiciones controlables:** - Temperatura, Señales mecánicas y Velocidad de flujo **Consideraciones a tener en cuenta en el uso de biorreactores:** - Tipo de tejido a desarrollar (hueso, vaso..) - Biocompatible y Esterilizable - Tipo de biomaterial y de soporte - Intercambio gaseoso (O2 y CO2) a través de membranas de silicona - Transporte de masa externo e interno - Señales físicas y tamaño - Promover la función celular (proliferación, migración, diferenciación