Los nanocompuestos verdes en la ingeniería de tejidos requieren atención

Los nanocompuestos verdes en la ingeniería de tejidos requieren atención


En un artículo reciente publicado en ACS Applied Biomaterialslos autores resumieron los nanocompuestos verdes e interpretaron su uso en vendajes para heridas e ingeniería de tejidos de la piel.

Los nanocompuestos verdes en la ingeniería de tejidos requieren un enfoque renovado​​​​​​

​​​​​​Estudio: Nanocompuestos de polímeros verdes para la ingeniería de tejidos de la piel. Crédito: Microgen/Shutterstock.com

El artículo enfatizó las propiedades biológicas y mecánicas requeridas por las células de la piel cuando se insertan en el andamio. En este contexto, se discuten las últimas tendencias en la preparación de tejidos cutáneos y la síntesis de bionanocompuestos y sus propiedades mecánicas.

Compuestos/nanocompuestos bio o verdes

Los compuestos/nanocompuestos bio o verdes son polímeros naturales o ingredientes verdes reforzados con aditivos/nanopartículas/rellenos para lograr la reciclabilidad, la ecoeficiencia, la sostenibilidad y la accesibilidad.

Estos compuestos/nanocompuestos verdes son candidatos prometedores para aplicaciones biomédicas, ya que imitan las propiedades de un sistema vivo, como la biodegradabilidad y la biocompatibilidad. Además, los compuestos/nanocompuestos verdes tienen una mayor demanda que los polímeros sintéticos en sistemas biológicos debido a preocupaciones ambientales.

Los bionanocompuestos tienen muchas propiedades beneficiosas para aplicaciones en ingeniería de células o tejidos, apósitos para heridas y sistemas de reconstrucción de tejidos. La naturaleza hidrófila del bionanocompuesto es clave para su aplicación en la ingeniería de células y tejidos. La resistencia a la corrosión, la capacidad de renovación y la tenacidad hacen de los bionanocompuestos una alternativa viable a las cerámicas y aleaciones en la ingeniería de tejidos óseos. Por ejemplo, la implantación de biomateriales a base de queratina puede generar estabilidad tisular.

Debido a la complejidad de la estructura de la piel, es difícil adaptar un solo andamio con muchas propiedades diferentes para permitir la cicatrización de heridas o la regeneración de la piel. En este contexto, los bionanocompuestos a base de polisacáridos y los bionanocompuestos a base de proteínas, individualmente y en combinación, han recibido considerable atención por parte de los científicos para su aplicación en el campo de la ingeniería de tejidos de la piel, ya que pueden imitar las propiedades fisicoquímicas y biológicas de la matriz extracelular ( ECM).

Nanocompuestos verdes en la ingeniería de tejidos de la piel

En el presente trabajo, los autores clasificaron los nanocompuestos verdes y destacaron su papel en la ingeniería de tejidos de la piel. Discutieron las propiedades mecánicas y biológicas de los nanocompuestos verdes y revisaron algunos estudios que destacan sus aplicaciones como plataformas de entrega de ingeniería de tejidos de la piel.

Propiedades mecánicas y biológicas de nanocompuestos verdes para la ingeniería de tejidos de la piel

Aunque adaptar los aspectos estructurales de los polímeros sintéticos puede mejorar sus propiedades mecánicas, los polímeros sintéticos sufren de baja citocompatibilidad y bioactividad, lo que impide su aplicación en la ingeniería de células y tejidos. Sin embargo, la combinación de polímeros sintéticos con biomateriales naturales mejora sus propiedades mecánicas, biocompatibilidad e hidrofilia. Los biomateriales a nanoescala son una opción adecuada en este contexto, ya que imitan los componentes del tejido humano y permiten una mejor actividad celular debido a la alta relación superficie-volumen. Los biomateriales a nanoescala también ayudan a mejorar la estabilidad térmica y la resistencia mecánica.

Estudios previos muestran que agregar nanomateriales en cantidades precisas a la MEC nativa puede aumentar su actividad antibacteriana, mejorar la mineralización y estimular la deposición de calcio y la adhesión celular. Además, la adición de polímeros basados ​​en nanomateriales a la MEC ayuda a mejorar la administración del fármaco ajustando la liberación del fármaco en el sitio de destino.

La combinación de matriz ECM descelularizada con nanomateriales de carbono, como los nanomateriales cerámicos, mejora la tolerabilidad en entornos hostiles. Sin embargo, estudios previos han demostrado que el método de descelularización de la ECM afecta fuertemente las propiedades mecánicas del andamio resultante, especialmente en la descelularización del tejido de la piel. Por lo tanto, es crucial decidir sobre un método de descelularización apropiado antes de agregar nanomaterial.

En los sistemas biológicos, los biopolímeros sintéticos tienen limitaciones, como la producción de subproductos ácidos, el reconocimiento celular deficiente y la falta de sitios de unión activos que afectan la expresión fenotípica. Con este fin, los biopolímeros naturales, como los bionanocompuestos basados ​​en polisacáridos, han atraído la atención de los investigadores en la fabricación de andamios. La celulosa a nanoescala tiene buenas propiedades biológicas, mecánicas y químicas en comparación con su contraparte sintética. Además, entre los nanocompuestos verdes basados ​​en polisacáridos, la quitina y el alginato se reconocen como posibles opciones de ingeniería de la piel.

Aunque la piel artificial está disponible en el mercado de la ingeniería de tejidos de la piel, carece de las propiedades mecánicas, antibacterianas y de angiogénesis requeridas por la piel. Por lo tanto, agregar nanopartículas a los biomateriales puede acelerar los efectos de la angiogénesis. Por lo tanto, los biomateriales basados ​​en polisacáridos tienen una ventaja en la ingeniería de la piel.

Alcance y conclusión

Aunque los biomateriales como las proteínas y los polisacáridos pueden imitar de cerca la estructura de la MEC con buenas propiedades biológicas, carecen de las propiedades mecánicas requeridas. Por el contrario, los polímeros sintéticos tienen buenas propiedades mecánicas y estabilidad térmica, pero carecen de las propiedades biológicas requeridas en la ingeniería de tejidos de la piel. Además, los polímeros sintéticos no pueden satisfacer la demanda de propiedades antibacterianas en la ingeniería de tejidos.

Se pueden incorporar nanopartículas para aportar propiedades antibacterianas a los bionanocompuestos, pero sus estudios sobre el mecanismo de toxicidad son cruciales. Además, la ingeniería de tejidos vasculares y la regeneración de vasos linfáticos requieren nanocompuestos verdes porque los andamios existentes no soportan suficiente tiempo de recuperación.

Con todo lo anterior en mente, los científicos están buscando un andamio de piel que pueda proporcionar un medio seguro para las células sembradas. Además, también existe la necesidad de sistemas de liberación controlada hechos de nanocompuestos verdes con buenas propiedades mecánicas, biológicas y térmicas.

referencia

Schokrani, H., S.y otros (2022) Nanocompuestos de polímeros verdes para la ingeniería de tejidos de la piel (2022). Biomateriales aplicados de ACS https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsabm.2c00313

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