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Las heridas crónicas, a menudo relacionadas con una inflamación excesiva, requieren un tratamiento oportuno para prevenir complicaciones graves como infecciones y necrosis tisular, que pueden provocar amputaciones. A pesar de los avances, los tratamientos actuales siguen siendo costosos, inconvenientes, tienen efectos secundarios y tienen una eficacia limitada, lo que pone de manifiesto la necesidad de apósitos más curativos 1,2,3. El desarrollo de una nueva generación de apósitos para heridas diseñadas específicamente para heridas crónicas es esencial para abordar estos desafíos. Además, la naturaleza compleja de la cicatrización de heridas exige materiales de apósito con una serie de propiedades, como la hidratación, la flexibilidad, la adherencia, la bioactividad y la biodegradabilidad4. Este estudio tiene como objetivo desarrollar un apósito para heridas de bioingeniería que integre vesículas extracelulares (VE) con un andamio bioimpreso en 3D con vaina central para proporcionar un entorno terapéutico controlado y acelerar la cicatrización de heridas crónicas.
Las VE derivadas de células madre ayudan a la cicatrización crónica de heridas al promover respuestas antiinflamatorias, crecimiento celular, migración y formación de vasos sanguíneos5. Además, los VE pueden administrar moléculas bioactivas, incluidos fármacos de moléculas pequeñas, construcciones de genes y proteínas para el tratamiento de heridas crónicas6. Además, su capacidad para proteger la carga de la degradación enzimática mejora la estabilidad y biodisponibilidad de los agentes terapéuticos, ofreciendo claras ventajas sobre los factores de crecimiento convencionales y los fármacos de moléculas pequeñas, que a menudo se degradan rápidamente in vivo7. A pesar de estas ventajas, la administración eficiente y sostenida de VE a los tejidos diana sigue siendo un desafío importante.
Los andamios de bioimpresión 3D pueden servir como plataforma de entrega para que los vehículos eléctricos aumenten sus efectos terapéuticos8. Estos andamios imitan los entornos celulares naturales y permiten la liberación controlada de vehículos eléctricos 9,10. También protegen a los VE de la degradación, mejorando la estabilidad de sus microARN y proteínas11. Han et al. demostraron que los vehículos eléctricos pueden liberarse eficazmente de los andamios GelMA bioimpresos en 3D. Esta liberación condujo a una mejor unión celular y una mayor expresión génica relacionada con las vías de mecanotransducción en células madre mesenquimales de almohadilla de grasa bucal humana (hBFP-MSC) sembradas en los andamios12. Born et al., al optimizar la concentración del reticulante, lograron una liberación controlada de los EV. Este enfoque ha demostrado eficacia en la promoción de la angiogénesis y ofrece un método prometedor para la administración regulada de EVs13.
La bioimpresión 3D de la vaina del núcleo permite la creación de estructuras complejas y multimateriales mediante la impresión de un material del núcleo encerrado en una funda. El núcleo puede incluir células, factores de crecimiento o fármacos, mientras que la vaina ofrece soporte mecánico y protección o actúa como barrera. Este método tiene aplicaciones en ingeniería de tejidos y medicina regenerativa, como el desarrollo de redes vasculares, la imitación de estructuras de tejidos naturales y la creación de sistemas de administración de fármacos. Permite un control preciso sobre la distribución y composición del material, mejorando la funcionalidad y la relevancia biológica de los constructos. En comparación con las técnicas alternativas, la bioimpresión 3D core-sheath proporciona un control preciso sobre la distribución y composición del material, mejorando la funcionalidad y la relevancia biológica de los constructos14,15.
La degradación diseñada en los apósitos para heridas ofrece beneficios como la reducción de la incomodidad durante los cambios, un ambiente húmedo para la curación y el control de infecciones, la administración terapéutica oportuna y la regeneración óptima de los tejidos 16,17,18. Los hidrogeles de alginato (Alg) y carboximetilcelulosa (CMCh) son biocompatibles y eficaces para entregar vesículas extracelulares (VE) a las heridas, mejorando la cicatrización a través de la comunicación celular y la reducción de la inflamación18. En este estudio, los VE se integraron en un núcleo de Alg, mientras que se utilizó una vaina de CMCh y AlgLiasa (AlgLyase) para permitir la rápida degradación del apósito y la administración de EV. Este diseño de vaina central facilita la liberación rápida de VE en respuesta a la degradación del andamio, mejorando su eficacia terapéutica y abordando las limitaciones de los tratamientos de heridas crónicas existentes. El objetivo principal de este estudio es desarrollar un apósito de bioingeniería que mejore la cicatrización de heridas mediante la integración de la liberación controlada de EV con un andamio degradable que responda y, en última instancia, mejore los resultados del tratamiento de las heridas crónicas.