Resumen de la ingeniería de tejidos

Bioengineering

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Summary

Ingeniería de tejidos es un campo emergente, que pretende crear tejido artificial de biomateriales, células específicas y factores de crecimiento. Estas construcciones de la ingeniería de tejidos tienen beneficios de largo alcance, con posibilidades para el reemplazo del órgano y tejido de reparación.

Este video presenta el campo de la ingeniería de tejidos y examina los componentes de la ingeniería del tejido. Este video describe también algunos métodos importantes utilizados para crear el andamio de tejido, introducir a una población celular y estimular el crecimiento y proliferación. Por último, se demuestran algunos retos y aplicaciones importantes de la tecnología.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Bioingeniería. Resumen de la ingeniería de tejidos. JoVE, Cambridge, MA, (2018).

Ingeniería de tejidos es un campo de la medicina regenerativa que utiliza células, biomateriales y moléculas biológicamente activas para crear, reparar o reemplazar tejidos. Tejido natural consiste en un componente estructural, la matriz extracelular, o ECM y las células de tejidos específicos que lo habitan. Tejido diseñado pretende asemejarse a naturales de los tejidos lo más naturales posible, usando o ingeniería de componentes estructurales y las células de tejidos específicos. Este video introducir el campo de la ingeniería de tejidos, demostrar algunas técnicas comunes y desafíos en el campo y presentar algunas aplicaciones de esta tecnología.

En primer lugar, echemos un vistazo a los componentes típicos de la ingeniería del tejido. El tejido se forma creando primero un andamio con un biomaterial. El andamio de tejido está diseñado para proporcionar estructura y mímico natural ECM. El andamio de tejido puede tomar muchas morfologías diferentes, como una estera de la fibra, o un hidrogel, dependiendo el tipo de tejido deseado. En cualquier caso, el biomaterial utilizado debe promover adhesión celular y la interacción de la célula conveniente. Alternativamente, un andamio decellularized de un órgano donante también puede utilizarse para proporcionar una estructura para el nuevo tejido. El siguiente componente es las células. Todos los tejidos utilizan células vivas, que definen el tipo de tejido. Por ejemplo, los fibroblastos se utilizan para hacer que la piel, y condrocitos se utilizan para hacer el cartílago. Las células utilizadas en la ingeniería del tejido pueden provenir de varias fuentes. Células primarias son extraídas de tejido propio, que requiere que el tejido nativo es molido y digerido con una enzima para liberar las células. Alternativamente, pueden utilizarse células secundarias, que están disponibles en un banco de células. Sin embargo, estas células no son específicas del paciente y pueden causar rechazo. Por último, las células madre también puede ser utilizadas, que son células no diferenciadas que pueden dar lugar a diferentes formas de células especializadas o replicar a sí mismos. Para crear el tejido, las celdas seleccionadas se siembran en el andamio de tejido, junto con factores de crecimiento necesarios para fomentar la formación de tejido. Los andamios semillas entonces pueden crecer en un cultivo estático. Alternativamente, pueden utilizarse reactores de cultivo de tejidos especializados la semilla y cultivar el ingeniería del tejido.

Ahora que se han introducido los componentes de la ingeniería del tejido, echemos un vistazo a algunos métodos comunes utilizados en el campo. Fabricación de andamio de tejido puede ser el factor más crítico en la determinación de propiedades mecánicas del tejido. Una morfología de andamio popular es el andamio electrospun, que es estera de fibras de micro escala. Electrospinning se realiza aplicando una tensión entre una colección y la punta de una jeringa que contiene el biomaterial. Esto crea microfibras, que se recoge hasta que la placa alcance los requisitos necesarios para el soporte. Debe haber interconectado microporos para permitir que las células y nutrientes para migrar superficie adecuada para promover la adherencia de la célula; y propiedades mecánicas que coinciden con tejido propio. A continuación, una técnica clave para crecer tejido es un reactor de cultivo de tejidos. Andamios de tejido a menudo sembrados con células mediante técnicas de goteo o inmersión y permitidos para crecer en cultivo estancado. Sin embargo, tejidos naturales, como los vasos sanguíneos, crecen bajo estimulación mecánica. Reactores de cultivo de tejidos pretenden simular las condiciones fisiológicas, tales como el flujo pulsátil en las arterias, con el fin de influir en el comportamiento y crecimiento del endotelio y del músculo las células en la arteria.

Hay muchos desafíos en este campo, sin embargo. La principal limitación de tejido in vitro diseñado es la falta de sistemas de vasos sanguíneos. Los tejidos naturales poseen vascularización, que proporciona nutrientes y elimina desechos. Sin embargo, ingeniería del tejido depende en gran medida difusión, que limita el tamaño de fuente y el tejido de nutrientes. Una estrategia para la vascularización se centra en el uso de andamios sintético con vasculatura incorporado, que podría ayudar en la entrega de nutrientes a los tejidos. Aunque los beneficios de la ingeniería del tejido son trascendentales, es difícil producir tejido en una escala lo suficientemente grande para el uso clínico. Para la implantación, las células deben primero ser extraídas al paciente ampliadas y cultivadas en un andamio. Esto requeriría sistemas de cultivo celular independiente para cada paciente. Además de la importante cantidad de tiempo requerido para estos pasos, los retos regulatorios y altos costos hacen de este difícil implementar ampliamente en este momento.

Ahora que has visto algunos de los métodos actuales y retos de la ingeniería de tejidos, echemos un vistazo a algunas aplicaciones de la tecnología. Ingeniería del tejido fino se puede utilizar en heridas crónicas o cicatrización de la quemadura. Un método es utilizar un andamio de tejido que contiene factores de crecimiento pero sin células. La matriz de decellularized promueve la migración de las células y estimula el crecimiento del tejido. Por otra parte, para las heridas profundas, una matriz que contiene células puede utilizarse, que integra en el tejido del hospedador. Finalmente, los investigadores pretenden ser capaz de sustituir totalmente los órganos dañados. En la actualidad, esto se aborda mediante cultivo. En primer lugar, el órgano del donante, como un pulmón en este caso, es decellularized y mantiene su estructura nativa, entonces el pulmón se recellularized con células del paciente. Esto limitaría el rechazo y la necesidad de un encuentro de donantes.

Sólo ha visto Resumen de la ingeniería de Zeus de tejidos. Ahora debe estar familiarizado con algunos conceptos básicos y métodos en el campo, así como algunos retos fundamentales y aplicaciones. Gracias por ver.

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