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Actualmente los implantes metálicos disponibles son adecuados para aplicaciones de carga, pero su no degradabilidad requiere diseños que garantizan una fuerte interfase con el tejido que rodea 1. Al proporcionar estructuras que facilitan el crecimiento celular y la colonización in vivo, la vida útil de los implantes metálicos se puede prolongar 2. Implantes metálicos porosos están abiertamente materiales para la ingeniería de interfaz de tejido prometedores y también para garantizar una buena colonización de los implantes. Se han utilizado activamente como implantes ortopédicos y también como implantes traqueales 3-5. Sin embargo, todavía hay problemas que necesitan ser resueltos, tales como el control preciso sobre el movimiento de las células en las zonas de poro. Falta de control de este proceso podría dar lugar a la colonización incompleta en un extremo y la restenosis en el otro. También es necesario para la consecución de funciones superiores como, la entrega de factores de crecimiento funcionalización adicional de estos implantes,vascularización dirigida y el movimiento simultáneo de diferentes tipos de células 6-8. Para los implantes traqueales, esto es crucial, ya que es deseable la colonización del implante por un tejido vascularizado. Sin embargo, el tejido no controlada en el crecimiento a la luz de la tráquea no es deseable debido a que disminuye la permeabilidad del implante.
Una posibilidad para controlar el movimiento de la célula es de exclusión de tamaño. Al conocer el tamaño de las células diana y su capacidad para interactuar con un polímero sintético dado es posible desarrollar gradientes de poros que pueden determinar eficazmente la profundidad de movimiento de la célula. Por ejemplo mediante la creación de una arquitectura de poro que es lo suficientemente grande para la entrada de las células del tejido conectivo tales como los fibroblastos extraluminal, pero lo suficientemente pequeñas (menos de 10 micras) para evitar su movimiento intraluminal un control efectivo sobre la colonización de un implante tubular se puede lograr.
De los métodos de creación de poros disponibles, tales como congelación drying, la lixiviación de partículas, gas espumante 9,10, y el método más fácil de adaptar para la rápida formación de gradientes de poro con mínima cantidad de equipos necesarios se congela y extracción 11. En este método, una solución de polímero se congela en una mezcla binaria de un disolvente orgánico y agua. Después, el disolvente se intercambia a través de la extracción por un líquido pre-enfriado miscible, tal como etanol. Congelación y condiciones de extracción determinan la forma y el tamaño de los poros y si la extracción se lleva a cabo de una manera donde el movimiento de la solución de extracción puede ser controlado, el tamaño y forma de los poros pueden ser direccionalmente modulada.
Segundo paso para los tejidos multicelulares es la formación de barreras porosas entre diferentes tipos de células para el control de su interacción. Esto también es necesario para la disponibilidad de los distintos microambientes para diferentes tipos de células en función de sus requisitos de 12,13. Tráquea es un órgano tubular que conecta la laringe con bronquioloi. Tiene un revestimiento de epitelio pseudoestratificado ciliar interior con células caliciformes interdispersados que producen moco. La estructura 3D y la estabilidad de la tráquea se mantiene por el cartílago en forma de C-anillos. Por lo tanto, en una tráquea artificial no debe haber una unión definida entre el tejido conectivo y la capa del epitelio ciliar. Si bien una estructura 3D es necesario para la parte del tejido conectivo, la migración de las células epiteliales requiere una membrana-como sótano superficie para lograr el movimiento direccional y el cierre de la herida. Películas multicapa polielectrolito (PEM) son una opción posible obtener imita la membrana basal. Método de capa por capa (LBL) es un proceso versátil para obtener recubrimientos superficiales delgadas y funcional. Se basa en las interacciones electrostáticas de dos polielectrolitos de carga opuesta y su acumulado en forma secuencial para obtener recubrimientos de superficies a escala nanométrica, cuyas propiedades se pueden variar cambiando simplemente las variables tales como las especies de polielectrolitos, pH,número de la capa, la adición de una capa de cobertura, la reticulación etc Una de las principales ventajas del método LbL es su capacidad para adaptarse a la topografía del sustrato subyacente. Por lo tanto, en condiciones controladas, este método también se puede utilizar para la obtención de cobertura de la superficie de las estructuras porosas. Si colágeno se utiliza como uno de los polielectrolitos es posible obtener estructuras nanofibrillar que pueden imitar la superficie de la membrana basal. La hidrofobicidad de titanio permite el desarrollo de tales estructuras y fibrillarity puede ser preservada en revestimientos gruesos 14. Archivo adjunto y el movimiento de células en la superficie también se puede controlar esta manera. Mediante el uso de congelación-extracción y recubrimiento de película LbL secuencialmente, una estructura en la que el movimiento de células puede ser controlado lateralmente, longitudinalmente y circunferencialmente se puede obtener 15.
Aquí se describen dos métodos de modificación novedosos para los implantes de titanio mediante el uso de su comportamiento hidrófobo que puede serextendido a la modificación de diversos implantes porosos: i) formación de gradientes de microporos dentro de los implantes de titanio con macroporosas hidrófobos, polímeros sintéticos ii) la formación de una capa de película polimérica de espesor sobre la superficie del implante que soporta el crecimiento celular y la formación de revestimiento en multicapas de polielectrolitos. Estos métodos se pueden utilizar secuencialmente o por separado. Ellos proporcionan estructuras que aseguran la migración controlada y la organización espacial de los diferentes tipos de células en los tejidos multicelulares 16,17. Para el caso específico de la tráquea, el resultado deseado para el implante sería la colonización por el tejido fibrovascular dentro de los gradientes de microporos sin reestenosis y la formación del revestimiento interior de las células epiteliales ciliadas en las multicapas de polielectrolitos.
Una forma de controlar la integración de los implantes es hacer pequeñas intervenciones quirúrgicas durante el período de su integración con el host in situ. Con el fin de ser capaz de t• Decidir sobre el momento de las intervenciones, es importante disponer de información sobre los efectos sistémicos de los implantes. Proteína C reactiva (PCR) se ha utilizado para el seguimiento de la infección y la respuesta inflamatoria en el ámbito clínico. Cromogranina A (CGA) también se puede utilizar de una manera similar y podría proporcionar resultados más precisos para observar el nivel de inflamación 18. Como una posible forma de observar la integración del implante metálico in vivo, se presenta un procedimiento de vigilancia continua de los efectos sistémicos de implante por la caracterización de las muestras de sangre de animales con Cromatografía Líquida de Alta Presión (HPLC) y la secuenciación de proteínas posterior. Elaboración de este método se puede utilizar para evadir el análisis histológico de punto final normal. Corte histológico de los implantes metálicos es un proceso largo, complicado y costoso y sólo puede ser realizada en puntos de tiempo específicos. Debido a esta razón, bien diseñado pruebas de sangre que proporcionan información sólida acerca de la salud del implante secomo posibles vías para reducir los experimentos con animales a lo dispuesto por las recientes normas de la UE relativas a los experimentos con animales.
Los métodos presentados aquí pueden ser utilizados para mejorar el rendimiento de los implantes metálicos a través de funcionalización o tener una forma alternativa de seguimiento de los implantes existentes.