Los vasos sanguíneos bloqueados causados por una enfermedad cardiovascular pueden provocar resultados graves, como un ataque cardíaco o un accidente cerebrovascular. La afección se puede tratar mediante la cirugía de derivación del bloqueo utilizando un vaso de otra parte del cuerpo del paciente. Cuando esto no es factible, generalmente se usa un injerto vascular sintético. Sin embargo, los injertos sintéticos tienen altas tasas de fracaso debido a la inflamación crónica causada por el cuerpo que rechaza una sustancia extraña. Otra opción son los injertos vasculares de ingeniería tisular humana (TEVG, por sus siglas en inglés), que muestran resultados prometedores in vivo resultados, pero requieren procesos largos, complejos y costosos para crear.
Ahora, los investigadores de Laboratorio de Bioingeniería de Tejidos del INSERM (BioTis U1026) de la Universidad de Burdeos han fabricado con éxito TEVG de pequeño diámetro utilizando hilos de membrana amniótica humana (HAM) combinados con una estrategia de tejido inspirada en los textiles. Describiendo el proceso en Biofabricación, afirman que estos injertos tienen propiedades notables que justifican pasar a in vivo experimentación con animales de laboratorio.
HAM, la capa más interna de membranas que rodean al feto durante el desarrollo, proporciona un "andamio" biológico viable para la ingeniería de tejidos. Presenta propiedades antiinflamatorias, efectos antimicrobianos, baja inmunogenicidad (la capacidad de provocar una respuesta inmune), compatibilidad sanguínea, capacidad de sujeción de suturas y alta resistencia mecánica. También es desechado rutinariamente por los hospitales y, en consecuencia, está ampliamente disponible y es asequible.
producción de hilo
Investigador principal Nicolás L'Heureux y sus colegas crearon hilos HAM a partir de membranas fetales recolectadas de pacientes que dieron su consentimiento después de partos por cesárea. Prepararon las membranas para su uso enjuagando los tejidos repetidamente en agua destilada, cortando las membranas en láminas rectangulares de 10 x 18 cm y separando manualmente el amnios y el corion (membranas internas y externas). Luego, un dispositivo de corte motorizado cortó las láminas HAM en cintas de 5 o 10 mm de ancho.
Para crear hilos mecánicamente fuertes, los investigadores unieron estas cintas a un dispositivo giratorio que las retorcía a 5, 7.5 o 10 revoluciones/cm. El diámetro del hilo disminuyó después del torcido, estabilizándose a 7.5 revoluciones/cm, mientras que la tensión máxima de tracción aumentó significativamente después del torcido a 7.5 y 10 revoluciones/cm.
Los hilos HAM (cintas e hilos) se secaron a temperatura ambiente, se enrollaron y almacenaron a -80 °C, un proceso conocido como desvitalización, ya que mata las células. Cuando fue necesario, los investigadores rehidrataron los hilos en agua destilada.
Dado que su objetivo era proporcionar un implante listo para usar, los investigadores examinaron los efectos de la descelularización y la esterilización con radiación gamma en las cintas HAM. La histología mostró que la descelularización eliminó efectivamente los componentes celulares que quedaron después de la desvitalización, no afectó la fuerza HAM y aumentó su capacidad de estiramiento.
Cuando las cintas HAM secas se esterilizaron con rayos gamma, se volvieron más delgadas, más rígidas y menos elásticas. Mantener las cintas HAM hidratadas durante la esterilización evitó muchos de estos efectos. Los investigadores observaron que la esterilización húmeda no afectó la capacidad de HAM para apoyar la unión y el crecimiento de las células endoteliales.
Tejiendo los vasos
En el paso final, los investigadores ensamblaron los hilos HAM en TEVG. Usaron un telar circular hecho a la medida para tejer TVEG alrededor de un mandril de acero inoxidable. Para crear un tubo tejido, se insertaba un hilo circunferencial (la "trama") entre un conjunto móvil y uno fijo de cintas longitudinales tensadas (la "urdimbre"). Los dos conjuntos de urdimbre se movieron para cruzar la trama, el hilo circunferencial se pasó nuevamente entre ellos y el proceso se repitió 50 veces.
El equipo utilizó 51 cintas longitudinales (5 mm de ancho) y un hilo circunferencial de doble cinta para tejer TVEG con un diámetro interno promedio de 4.4 ± 0.2 mm. Los TEVG tejidos eran mecánicamente robustos, con una fuerza de retención de la sutura y una presión de estallido promedio superiores a las de las arterias mamarias internas humanas, el vaso preferido para la cirugía de derivación cardíaca.
Sin embargo, debido a que la permeabilidad transmural era potencialmente demasiado alta, el equipo produjo un segundo juego de TVEG utilizando cintas longitudinales de 10 mm de ancho y el mismo diseño de rosca circunferencial. Esto creó TEVG con un diámetro interno mayor de 5.2 ± 0.4 mm. Las paredes mostraron una densidad de hilo aumentada y una permeabilidad transmural drásticamente reducida. La presión de estallido aumentó y la fuerza de retención de la sutura permaneció igual.
"La combinación de HAM económico con un método de ensamblaje de tejido reduce los costos de producción de TEVG al evitar el uso de células y biorreactores, que son necesarios en otros métodos", escriben los autores. "Ningún método de ensamblaje utilizado hoy en día permite la producción económica de TVEG basados en HAM con propiedades mecánicas comprobadas compatibles con la implantación arterial".
Hacia in vitro fabricación de vasos sanguíneos
Los investigadores señalan que las estrategias de ensamblaje inspiradas en textiles que utilizan tejido, tejido y trenzado ya se utilizan ampliamente para producir dispositivos médicos. Por lo tanto, no debería ser difícil diseñar máquinas para manejar hilo HAM y permitir la producción en masa de TVEG después de realizar estudios clínicos exitosos. Agregan que el diámetro del hilo, la resistencia mecánica y otras propiedades mecánicas se pueden modificar fácilmente para cumplir con varios requisitos de especificación.
A continuación, los investigadores planean evaluar el impacto de la descelularización y la esterilización gamma posterior al ensamblaje de las diversas propiedades del TVEG tejido, particularmente con respecto a la permeabilidad y la capacidad de estiramiento.
