Plan de negocios: hidrogeles de colágeno-oligouretano-sílice
Fecha
2020
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Editor
Universidad Iberoamericana León
Resumen
Los ensayos in vitro basados en células son un componente clave en la investigación de descubrimiento de fármacos. Las células de mamífero cultivadas son herramientas importantes para proporcionar predicciones de la actividad del fármaco, el metabolismo y la toxicidad in vivo (Maltman y Przyborski,2010), sin embargo, al realizar estudios en cultivos de células 2D (placa, caja, frasco) existen limitaciones debido a la falta de este entorno tridimensional (Tibbit y Anseth, 2010). In vivo las células están rodeadas por una compleja red de moléculas extracelulares llamada, Matriz extra celular (MEC). Esta matriz está compuesta de macromoléculas naturalmente biodegradables y proporciona un soporte para la interacción, migración y proliferación celular (Zhu y Marchant, 2012). Se han desarrollado diferentes enfoques para tratar de imitar este entorno extracelular, entre estos diversos enfoques, el más utilizado es el hidrogel (Tibbit y Anseth, 2010). 1.1 ¿Qué es un hidrogel?
Los hidrogeles son redes poliméricas, que se hinchan por el agua, generalmente consisten en polímeros hidrófilos reticulados que pueden hincharse, pero no disolverse en agua, poseen una estructura de red 3D, reticulados juntos física o químicamente (Garg, Garg y Vishwavidyalaya, 2017). Debido a su capacidad para simular la naturaleza de la mayoría de los tejidos blandos, los hidrogeles son un material muy atractivo para el desarrollo de análogos sintéticos de MEC. Además, muchos hidrogeles se pueden formar en condiciones simples y se pueden modificar fácilmente para mejorar la adhesión celular, viscoelasticidad deseada y degradabilidad (Tibbit y Anseth, 2010).
1.2 Clasificación de los hidrogeles
Los hidrogeles se clasifican de acuerdo a diferentes caracteristicas como se muestra en la figura 1 (Saini, 2017; Ahmed, 2015).
Los hidrogeles utilizados para el cultivo celular pueden formarse a partir de una amplia gama de materiales naturales y sintéticos, ofreciendo un amplio espectro de propiedades mecánicas y químicas. En la construcción más simple, los hidrogeles promueven la función celular cuando se forman a partir de materiales naturales y son permisivos para la función celular cuando se forman a partir de materiales sintéticos (Tibbit y Anseth, 2010). Los hidrogeles naturales para el cultivo celular generalmente están formados por proteínas y componentes de MEC como colágeno, fibrina y ácido hialurónico. También, puede ser materiales derivados de otras fuentes biológicas como el quitosano, alginato o fibrillas de seda (Eyrich, Brandl, Appel, Wiese, Maier, Wenzel y Blunk, 2007).
Como se derivan de fuentes naturales, estos geles son biocompatibles y bioactivos, además, promueven muchas funciones celulares como un fácil transporte de oxigeno, nutrientes y desechos, lo que puede ser ventajoso para la viabilidad, proliferación y desarrollo de muchos tipos de células. Sin embargo, tales hidrogeles presentan algunas desventajas como son la tasa rápida de degradación, pobres propiedades mecánicas y rápida liberación del fármaco (Eyrich, et al. 2007; Ashe y Briscoe, 2004). Por otro lado, los hidrogeles pueden estar formados por moléculas puramente no naturales como el poli (etilenglicol), poli (alcohol vinílico) y poli (2 - hidroxi etil metacrilato). Dichos geles inertes son altamente reproducibles2 y generalmente tienen estructuras bien definidas que pueden modificarse para producir la degradabilidad y funcionalidad a medida (Saini, 2017). Sin embargo, carecen de diversos factores que promueven el comportamiento celular y actúan principalmente como una plantilla para permitir la función celular (Tibbit y Anseth, 2010). A medida que avanza el campo, la necesidad de matrices que combinen los beneficios de los hidrogeles naturales y sintéticos se hace más evidente.