Un equipo de cirujanos plásticos y científicos de materiales ha hecho un avance importante en el tratamiento del problema clínico común de la pérdida de tejidos blandos. Han inventado un sustituto sintético de tejidos blandos que es bien tolerado y estimula el crecimiento de tejidos blandos y vasos sanguíneos.el nuevo material conserva su forma sin ser demasiado denso, superando los desafíos con los rellenos de tejidos actuales que tienden a ser demasiado blandos o no lo suficientemente porosos como para permitir que las células se muevan y comiencen a regenerar el tejido. Hoy aparece un informe sobre este trabajo Medicina traslacional de la ciencia .
"Como cirujano plástico, veo pacientes todos los días que pierden tejidos blandos como la piel, la grasa y los músculos debido a una cirugía por cáncer, traumatismos u otras afecciones. Actualmente nuestras opciones se limitan a los implantes, que están plagados de fibrosis y otros problemas, o'tomar prestados' tejidos de otras partes del cuerpo, lo que también puede causar deformidad allí ", dice Sashank Reddy, MD, Ph.D., instructor de cirugía plástica y reconstructiva en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins y director médico deJohns Hopkins Technology Ventures.
"La naturaleza aborrece el vacío y los defectos de los tejidos blandos pueden contraerse, deformarse y rellenarse con cicatrices. Para reconstruir estos defectos, a menudo trasladamos la grasa de una parte del cuerpo a otra con un proceso llamado injerto de grasa. Esto esno siempre es exitoso, ya que típicamente la mitad de la grasa injertada morirá después del trasplante, y a menudo es difícil predecir qué tan bien funcionarán estos procedimientos ", dice Justin Sacks, MD, MBA, vicepresidente de operaciones clínicas y profesor asociado decirugía plástica y reconstructiva en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins.
Hace varios años, Reddy y Sacks se acercaron a Hai-Quan Mao para desarrollar un material que les permitiera realizar menos cirugías invasivas para reemplazar el tejido blando perdido. Querían encontrar una mejor manera de ayudar a los pacientes y evitar algunos de los riesgos decirugía.
"Este fue un problema interesante para abordar desde el punto de vista de la ingeniería", dice Hai-Quan Mao, Ph.D., profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la Escuela de Ingeniería Whiting e ingeniería biomédica de la Universidad Johns HopkinsSchool of Medicine y el director asociado del Institute for NanoBioTechnology de Johns Hopkins. "Por lo general, un material similar al gel que es lo suficientemente poroso como para que las células se propaguen dentro es demasiado suave para poder mantener su forma, y un material que puede retenersu forma cuando se coloca en los defectos del tejido blando es, por el contrario, demasiado densa para que las células crezcan. Realmente necesitábamos sintetizar un nuevo material que sea blando y poroso pero resistente, casi como el tejido graso o la gelatina ".
Dado que la grasa a menudo se usa para llenar el espacio durante los procedimientos de cirugía reconstructiva, el equipo comenzó examinando la estructura y las propiedades físicas de la grasa. Usaron grasa humana real y grasa animal y midieron todo al respecto: qué tan elástica es, qué viscoso y qué hinchable. También examinaron su estructura microscópica, que consiste en células grandes agrupadas alrededor de una matriz fibrosa, la matriz extracelular, que le da forma y estabilidad al tejido adiposo. Una vez que tuvieron esas mediciones, comenzaron a experimentar.Razonaron que el material debía ser seguro y bien tolerado, por lo que comenzaron con un llamado hidrogel hecho de ácido hialurónico, un componente natural de la matriz extracelular del cuerpo. Además, el ácido hialurónico ya se usa en más del 90 por ciento deLos rellenos dérmicos cosméticos comerciales en los Estados Unidos, pero el hidrogel por sí solo no puede retener su forma mientras retiene la porosidad, dice Mao, sino que se deformará demasiado fácilmente siTe de reparación en el cuerpo.Entonces agregaron otro material al hidrogel para ayudar a darle algo de rigidez.El equipo de investigación recurrió a las fibras de policaprolactona PCL, el mismo material utilizado en algunas puntadas reabsorbibles.
"Estas fibras tienen aproximadamente una centésima parte del diámetro de un cabello humano, pero incluso en ese tamaño, sabíamos que teníamos que limitar la cantidad que usábamos. Demasiado y el material resultante sería demasiado grueso para inyectarlo a través de un cabello delgadoaguja ", dice Russell Martin, Ph.D., un becario postdoctoral en ciencia e ingeniería de materiales en Johns Hopkins que encabezó este proyecto. Entonces rompieron las fibras en pedazos cortos, los mezclaron en hidrogel y, a través de una reacción química, causaronfibras para unirse con el hidrogel para formar lo que se llama un compuesto.
Para que el compuesto funcione como se esperaba, tenía que coincidir con la rigidez del tejido circundante, pero ser lo suficientemente poroso como para que las células en ese tejido se muevan. Así que el equipo primero experimentó con células de vasos sanguíneos humanos cultivadas en laboratorio ylas células madre grasas para determinar qué tipo de condiciones favorecerían que las células se infiltraran en el compuesto para crecer. Compararon el hidrogel puro con el nuevo material compuesto, ambos con niveles similares de rigidez. Descubrieron que las células no podían penetrar el hidrogel puro,pero no solo las células pudieron moverse hacia el compuesto, sino que también formaron redes que parecían vasos sanguíneos.
"Encontramos en el compuesto que las nanofibras estaban bien extendidas y crearon una estructura similar a la de la grasa, por lo que esto fue realmente alentador", dice Reddy. Luego probaron el compuesto inyectándolo debajo de la piel de las ratas.Durante un período de varias semanas, las ratas inyectadas con el compuesto desarrollaron nuevos vasos sanguíneos dentro del compuesto inyectado, mientras que las ratas inyectadas con solo hidrogel no mostraron una formación sustancial de vasos sanguíneos.
Entonces, el equipo quería imitar un escenario de reparación de tejidos blandos con el material compuesto para ver qué tan bien funcionaría. Usando conejos, eliminaron 1 centímetro cúbico de grasa del costado, luego inyectaron ese mismo sitio con material compuesto o hidrogel.Este volumen imita las gotas individuales de grasa que se transfieren actualmente en el injerto clínico de grasa. Los resultados imitaron lo que se vio en los experimentos con ratas con un crecimiento de tejido sustancialmente mejor en el material compuesto.
"Estamos realmente entusiasmados con este material, ya que proporciona una buena base para otros tipos de estudios y usos en el futuro", dice Reddy.
"Como ingeniero, es común que inventemos algo y luego intentemos que la gente lo use. En este caso, la necesidad vino de los pacientes y cirujanos de la clínica, lo llevamos al banco y ahora estamosen camino a traer una solución de vuelta a la clínica; casi hemos cerrado el círculo ", dice Mao.
El equipo espera probar este compuesto en pacientes con déficit de tejidos blandos dentro de un año.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Medicina Johns Hopkins . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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