Los investigadores crean un injerto vascular no poroso y biodegradable

Los investigadores crean un injerto vascular no poroso y biodegradable

En un estudio publicado recientemente en Materiales avanzados Un equipo de investigadores desarrolló un novedoso injerto vascular biodegradable de pequeño diámetro que favorece la formación de estructuras que contienen elastina en la íntima-media, lo cual es importante para el funcionamiento normal de la arteria.

Lernen: Schnelle Regeneration einer Neoarterie mit elastischen Lamellen. Bildquelle: Christoph Burgstedt/Shutterstock

fondo

El daño arterial causado por enfermedades como la aterosclerosis grave puede provocar un infarto de miocardio y la muerte. Si bien los trasplantes vasculares autólogos de arterias radiales, arterias mamarias internas o venas safenas son ideales, los pacientes con enfermedades previas suelen recurrir a trasplantes sintéticos.

Los injertos sintéticos disponibles comercialmente hechos de materiales como el politetrafluoroetileno plantean problemas como obstrucción durante períodos prolongados debido a coágulos sanguíneos y reestenosis. La regeneración de las arterias también se inhibe debido a la naturaleza no biodegradable de estos injertos.

Los injertos vasculares biodegradables tienen la ventaja de aumentar la permeabilidad y facilitar la proliferación de células del músculo liso (SMC), la formación endotelial y el depósito de proteínas de la matriz extracelular (ECM), como el colágeno y la elastina. Sin embargo, el rendimiento a largo plazo de estos injertos se ve comprometido por la regeneración espacial y la organización inadecuadas de las fibras de elastina, lo que lleva a una disposición inadecuada de las células endoteliales y las SMC.

Sobre estudiar

En el presente estudio, los investigadores utilizaron una combinación de tropoelastina (TE), una proteína de la ECM producida naturalmente y utilizada por las células elastogénicas para producir elastina, y sebacato de poliglicerol (PGS), un material biodegradable y altamente elástico, para crear un injerto vascular biodegradable y no poroso.

El andamio TE-PGS se construyó mediante electrohilado para imitar la estructura natural de la fibra arterial y se estabilizó térmicamente a 160 °C durante 16 horas. Se utilizó microscopía multifotónica para examinar el andamio termoestabilizado y examinar las microestructuras TE y PGS. La conformación química del andamio antes y después de la estabilización térmica se comparó utilizando reflectancia total atenuada por espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR-ATR).

Se realizaron ensayos de tracción para determinar propiedades mecánicas como resistencia a la tracción, módulo elástico, alargamiento de rotura y curva tensión-deformación. La estabilidad mecánica y la viscoelasticidad se evaluaron sometiendo el andamio a una prueba de fluencia con una carga de 0,1 MPa durante 500 minutos. Además, la integridad estructural y la estabilidad de las dimensiones del andamio se probaron sumergiendo el andamio en solución salina tamponada con fosfato a 37 °C. La estabilidad a largo plazo se determinó basándose en observaciones de cambios de masa durante 154 días después de la inmersión.

Los armazones se cultivaron con fibroblastos dérmicos humanos para determinar la citocompatibilidad in vitro, mientras que la compatibilidad in vivo se midió implantando por vía subcutánea el armazón en ratones y realizando exámenes histológicos a las dos y cuatro semanas.

En el andamio se cultivaron células del músculo liso de la arteria coronaria humana (HCASMC) y células endoteliales de la vena umbilical humana (HUVEC). Se examinaron los marcadores funcionales y la proliferación para determinar si estos armazones funcionarían con éxito como injertos vasculares.

Los andamios TE-PGS se utilizaron para fabricar injertos vasculares con diámetros de 0,7, 1 y 1,5 mm y diferentes espesores de pared, y se probaron las propiedades de presión de estallido, ángulo de pandeo y retención de sutura de estos injertos. La trombogenicidad de los injertos se probó antes de implantarlos en la aorta abdominal infrarrenal de ratones durante ocho meses.

La degradación del injerto se controló mediante tinción por inmunofluorescencia para macrófagos. También se examinó la distribución de elastina, colágeno, SMC y células endoteliales, y se compararon las laminillas elásticas regeneradas en la íntima-media con las de un ratón nativo.

Resultados

Los resultados mostraron que el andamio TE50 (proporción 50:50 de TE:PGS) era mecánicamente estable y biocompatible para su uso como injertos vasculares y no era muy susceptible a la trombosis. Apoyó la proliferación de HUVEC y HCASMC y la expresión de marcadores de proteínas funcionales.

Además, la naturaleza no porosa del andamio TE50 estimuló la formación de fibras de elastina y colágeno estructuralmente apropiadas en la íntima-media y la adventicia, respectivamente. Los experimentos de implantación en ratones mostraron que después de ocho meses el andamio estaba completamente degradado, se había formado una neoarteria y se detectó colágeno maduro en la adventicia.

Las laminillas elásticas estaban rodeadas por SMC de actina+ y smoothelina+ de músculo liso alfa alineado circunferencialmente y en forma de huso en ocho semanas, en comparación con los ocho meses necesarios para que se formaran laminillas elásticas similares en ratones nativos.

Conclusiones

En resumen, el estudio describió el uso de una estructura TE-PGS para construir injertos vasculares que no fueran porosos y biodegradables y pudieran apoyar la proliferación de SMC y facilitar la formación de fibras de elastina y colágeno.

En general, los resultados mostraron que los andamios TE-PGS facilitaron la formación de laminillas de elastina organizadas, lo cual es esencial para una regeneración arterial adecuada. Las pruebas de implantación informaron biocompatibilidad y proporcionaron evidencia de formación de neoarterias en ratones en un plazo de ocho meses. Además, la naturaleza biodegradable, la termoestabilidad, la resistencia a la tracción y la permeabilidad del material lo convierten en un candidato ideal para injertos vasculares sintéticos.

Referencia:

• Wang, Z., Mithieux, SM, Vindin, H., Wang, Y., Zhang, M., Liu, L., Zbinden, J., Blum, KM, Yi, T., Matsuzaki, Y., Oveissi, F., Akdemir, R., Lockley, KM, Zhang, L., Ma, K., Guan, J., Waterhouse, A., Pham, NTH, Hawkett, BS, & Shinoka, T. (2022). Schnelle Regeneration einer Neoarterie mit elastischen Lamellen. Fortgeschrittene Materialien, 2205614. doi: https://doi.org/10.1002/adma.202205614 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202205614

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