Desarrollo y caracterización de una matriz biopolimérica de colágeno para reposición dérmica

Abstract

Los andamios en base a colágeno y condroitín-6-sulfato (GAG) pretenden imitar las características estructurales y funcionales de la matriz extracelular (MEC) nativa. Dichas matrices colagénicas (MC) actúan como un andamiaje temporal que permite la migración y proliferación organizada de las células, induciendo la regeneración de los tejidos. Algunos tipos celulares, como las células estromales mesenquimales de médula ósea (BMSC) poseen características prometedoras para ser adicionadas a la MC, potenciando así los beneficios de éstas. En el presente estudio se propuso optimizar el desarrollo de matrices de colágeno tipo I y GAG de origen bovino y nacional, así como también realizar su caracterización desde el punto de fisicoquímico y biológico, con el fin de determinar si éste puede ser utilizado como andamio para la reparación tisular. Se llevó a cabo la síntesis de la MC utilizando como agentes de entrecruzamiento el GAG y/o diferentes dosis de radiación gamma, dando lugar a distintas matrices que fueron comparadas y caracterizadas para seleccionar la que tuviera propiedades más aptas para permitir la reparación tisular. A su vez, se evaluó la influencia de las distintas estrategias de entrecruzamiento sobre las propiedades fisicoquímicas de la misma. Una vez seleccionada la MC con las propiedades más adecuadas, se realizó la evaluación biológica. La caracterización biológica consistió en la evaluación de la citotoxicidad y la adherencia celular a la matriz, estudios de proliferación con BMSC y la evaluación de su capacidad para la multidiferenciación sobre la MC. A su vez, se realizó un estudio preliminar in vivo de la biocompatibilidad de la MC en un modelo murino. La optimización del protocolo de síntesis de las MC dio lugar a matrices porosas, cuyas características fueron comparadas entre sí. La incorporación de las distintas estrategias de entrecruzamiento generaron una mejoría considerable en la estructura de la matriz, obteniéndose andamios con una microestructura más adecuada y homogénea, mejores propiedades biomecánicas, con mejor resistencia a la degradación enzimática y térmicamente más estables. Se seleccionó la matriz con GAG y 15 kGy como la más apta para convertirse en un andamio de reparación tisular de acuerdo a las propiedades fisicoquímicas estudiadas. Los espectros FT-IR y Raman confirmaron la composición de los andamios producidos y permitieron detectar cambios en el modo de deformación y de la estructura secundaria de las proteínas colagénicas. La matriz no resultó citotóxica bajo las condiciones en las que fue evaluada. Además, todas las líneas celulares evaluadas lograron adherirse a la membrana. Las BMSC lograron proliferar sobre la matriz durante el estudio y diferenciarse al linaje osteogénico, condrogénico y adipogénico. Los resultados del ensayo in vivo sugieren que el andamio tiene una buena compatibilidad en los animales estudiados. En conclusión, se obtuvieron distintas matrices las cuales fueron caracterizadas fisicoquímicamente, logrando describir y comparar sus propiedades, y permitiendo establecer la influencia de los distintos tipos de entrecruzamiento evaluados sobre estas propiedades. La dosis de radiación gamma seleccionada (15 kGy) estaría generando entrecruzamiento y la formación de nuevos enlaces, pero sin mostrar una degradación significativa de la estructura colagénica. El andamio seleccionado logró una buena biocompatibilidad, permitiendo la adhesión y proliferación celular y específicamente con las BMSC, permitió obtener diferenciación hacia los 3 linajes característicos. Por tanto, la MC resultante permitió el desarrollo de procesos biológicos fundamentales para la reparación tisular y sería factible considerar la adición de BMSC a la misma con la finalidad de obtener un constructo más eficiente. En suma, es posible considerar al andamio en cuestión como un buen apósito acelular para la reparación tisular.