Dentin slice model of dental stem cells in a fibrin-agarose construct for dental pulp regeneration / Modelo de trozo de dentina de células madre dentales en una construcción de fibrina-agarosa para la regeneración de la pulpa dental

Objectives: To implement a dentin slice model of mesenchymal stem cells derived from dental tissues in a fibrin-agarose construct for dental pulp regeneration. Material and Methods: MSCs derived from different oral cavity tissues were combined with a fibrin-agarose construct at standard culture conditions. Cell viability and proliferation tests were assayed using a fluorescent cell dye Calcein/Am and WST-1 kit. The proliferation assay was evaluated at 24, 48, 72, and 96 hours. Also, we assessed the dental pulp stem cells (DPSCs) cell morphology inside the construct with histological stains such as Hematoxylin and Eosin, Masson's trichrome, and Periodic acid­Schiff. In addition, we elaborated a tooth dentin slice model using a culture of DPSC in the fibrin­agarose constructs co-adhered to dentin walls. Results: The fibrin-agarose construct was a biocompatible material for MSCs derived from dental tissues. It provided good conditions for MSCs' viability and proliferation. DPSCs proliferated better than the other MSCs, but the data did not show significant differences. The morphology of DPSCs inside the construct was like free cells. The dentin slice model was suitable for DPSCs in the fibrin-agarose construct. Conclusion: Our findings support the dentin slice model for future biological use of fibrin-agarose matrix in combination with DPSCs and their potential use in dental regeneration. The multipotency, high proliferation rates, and easy obtaining of the DPSCs make them an attractive source of MSCs for tissue regeneration.

Objetivos: Implementar un modelo de dentina con células madre mesenquimales derivadas de tejidos dentales en una constructo de fibrina-agarosa para la regeneración de la pulpa dental. Material y Métodos: Las MSC derivadas de diferentes tejidos de la cavidad oral se combinaron con una construcción de fibrina-agarosa en condiciones de cultivo estándar. Las pruebas de viabilidad y proliferación celular se ensayaron utilizando un kit de colorante celular fluorescente Calcein/Am y WST-1. El ensayo de proliferación se evaluó a las 24, 48, 72 y 96 horas. Además, evaluamos la morfología celular de las células madre de la pulpa dental (DPSC) dentro de la construcción con tinciones histológicas como hematoxilina y eosina, tricrómico de Masson y ácido peryódico de Schiff. Además, elaboramos un modelo de rebanadas de dentina dental utilizando un cultivo de DPSC en las construcciones de fibrina-agarosa coadheridas a las paredes de la dentina. Resultados: La construcción de fibrina-agarosa fue un material biocompatible para las MSC derivadas de tejidos dentales. Proporcionó buenas condiciones para la viabilidad y proliferación de las MSC. Las DPSC proliferaron mejor que las otras MSC, pero los datos no mostraron diferencias significativas. La morfología de las DPSC dentro de la construcción era como la de las células libres. El modelo de corte de dentina fue adecuado para DPSC en la construcción de fibrina-agarosa.Conclusión: Nuestros hallazgos respaldan el modelo de corte de dentina para el futuro uso biológico de la matriz de fibrina-agarosa en combinación con DPSC y su uso potencial en la regeneración dental. El multipotencial, las altas tasas de proliferación y la fácil obtención de las DPSC las convierten en una fuente atractiva de MSC para la regeneración de tejidos.

The effect of scaffold hydroxyapatite derived from portunus pelagicus shell on the expression of fibroblast growth factor-2 (fgf-2) and bone morphogenetic proteins-2 (bmp -2) in the extraction sockets of cavia cobaya / El efecto del scaffold de hidroxiapatita derivada de portunus pelagicus sobre la expresión del factor de crecimiento de fibroblastos-2 (FGF-2) y las proteínas morfogenéticas óseas-2 (BMP-2) en los alvéolos dentarios de cavia cobaya

Objetive: To determine the expression of Fibroblast Growth Factor (FGF)-2 and Bone Morphogenetic Protein (BMP)-2 after application of scaffold hydroxyapatite from Rajungan crab shell (Portunus pelagicus) in the tooth extraction socket of Cavia cobaya. Material and Methods: This study used a post-test only control group design with 28 Cavia cobaya separated into two groups, control and treatment group. The left mandibular incisor was extracted, and socket preservation was conducted. A hydroxyapatite graft derived from crab shells was mixed with gelatin and eventually turned into a scaffold, which was afterward put into the extraction socket. After 7 days and 14 days, each group was terminated and examined using immunohistochemical staining to observe the expression of FGF-2 and BMP-2. One-Way Anova and Tukey HSD were used to examine the research data. Results: FGF-2 and BMP-2 expressions were observed higher in the group that received hydroxyapatite scaffold at the post-extraction socket than those in the group that did not receive hydroxyapatite scaffold. Conclusion: The application of a hydroxyapatite scaffold from Rajungan crab shell (Portunus pelagicus) to the tooth extraction socket can increase FGF-2 and BMP-2 expression.

Objetivo: Determinar la expresión del factor de crecimiento de fibroblastos (FGF)-2 y la proteína morfogenética ósea (BMP)-2 después de la aplicación de hidroxiapatita de andamio de caparazón de cangrejo Rajungan (Portunus pelagicus) en el alvéolo de extracción dental de Cavia cobaya. Material y Métodos: Este estudio utilizó un diseño de grupo de control solo posterior a la prueba con 28 Cavia cobaya separados en dos grupos, grupo de control y grupo de tratamiento. Se extrajo el incisivo mandibular izquierdo y se realizó la preservación del alvéolo. Un injerto de hidroxiapatita derivado de caparazones de cangrejo se mezcló con gelatina y se convirtió en un andamio, que luego se colocó en el alvéolo de extracción. Después de 7 días y 14 días, se terminó cada grupo y se examinó mediante tinción inmunohistoquímica para observar la expresión de FGF-2 y BMP-2. Se utilizaron One-Way Anova y Tukey HSD para examinar los datos de la investigación. Resultados: Las expresiones de FGF-2 y BMP-2 se observaron más altas en el grupo que recibió la estructura de hidroxiapatita en el alvéolo posterior a la extracción que en el grupo que no recibió la estructura de hidroxiapatita. Conclusión: La aplicación de un andamio de hidroxiapatita de caparazón de cangrejo Rajungan (Portunus pelagicus) al alvéolo de extracción dental puede aumentar la expresión de FGF-2 y BMP-2.

Development of Films, Based on Oxidized Ipomea Batatas Starch, with Protein Encapsulation / Desarrollo de Películas, Basadas en Almidón Oxidado de Ipomea Batatas, con Encapsulación de Proteínas

ABSTRACT Dialdehyde starches (DAS) have been used as biomaterials due to their biocompatibility and biodegradability; nonetheless, sweet potato (Ipomea batatas L.) starch has not been researched. Films based on sweet potato DAS, mixed with native starch (NS), poly-vinyl alcohol (PVA) and glycerin have been developed with protein encapsulation, using central composite design (CCD) and response surface methodology (RSM). Input variables were oxidation degree, NS concentration and polymeric mixture volume, while output variables were film's thickness, equilibrium swelling and BSA (Bovine serum albumin) release. DAS was obtained through hydrogen peroxide (H2O2) oxidation, and the oxidation degree is referred to as H2O2 concentration. Films presented rough surfaces, and formulations containing 10% H2O2 DAS presented micropores. Water uptake was greater with higher DAS content. Film thickness depended on the volume of the polymeric suspension and influenced swelling capacity. According to RSM, the optimal formulation was DAS with 5% H2O2 and 35% NS. These results demonstrate that oxidized sweet potato starch has potential for protein encapsulation and delivery.

RESUMEN Almidones dialdehído (DAS) se han utilizado como biomateriales por su biocompatibilidad y biodegradabilidad; sin embargo, el almidón de camote (Ipomea batatas L.) no ha sido investigado. Se han desarrollado películas de DAS de camote, con almidón nativo (NS), alcohol polivinílico (PVA) y glicerina con encapsulación de proteínas, utilizando un diseño central compuesto (CCD) y metodología de superficie de respuesta (RSM). Las variables de entrada fueron: grado de oxidación, concentración de NS y volumen de la mezcla polimérica, mientras que las variables de salida fueron: espesor de la película, hinchamiento y liberación de BSA (Albúmina de Suero Bovino) en equilibrio. DAS se obtuvo mediante oxidación con peróxido de hidrógeno (H2O2), y el grado de oxidación se define como concentración de H2O2. Las películas presentaron superficies rugosas y las formulaciones con 10% H2O2 DAS presentaron microporos. La absorción de agua fue mayor con mayor contenido de DAS. El espesor de la película dependió del volumen de la mezcla polimérica e influyó en la capacidad de hinchamiento. Según RSM, la formulación óptima fue DAS con 5% H2O2 y 35% NS. Estos resultados demuestran que el almidón de camote oxidado tiene potencial para aplicaciones en la encapsulación y liberación de proteínas.

Aplicaciones de la impresión 3D en cirugía plástica reconstructiva / Use of 3D printing in reconstructive plastic surgery

Resumen La impresión 3D es una tecnología interesante en constante evolución. También conocida como manufactura aditiva, consiste en la conversión de diseños digitales a modelos físicos mediante la adición de capas sucesivas de material. En años recientes, y tras el vencimiento de múltiples patentes, diversos campos de las ciencias de la salud se han interesado en sus posibles usos, siendo la cirugía plástica una de las especialidades médicas que más ha aprovechado sus ventajas y aplicaciones, en especial la capacidad de crear dispositivos altamente personalizados a costos accesibles. Teniendo en cuenta lo anterior, el objetivo del presente artículo es describir los usos de la impresión 3D en cirugía plástica reconstructiva a partir de una revisión de la literatura. Las principales aplicaciones de la impresión 3D descritas en la literatura incluyen su capacidad para crear modelos anatómicos basados en estudios de imagen de pacientes, que a su vez permiten planificar procedimientos quirúrgicos, fabricar implantes y prótesis personalizadas, crear instrumental quirúrgico para usos específicos y usar biotintas en ingeniería tisular. La impresión 3D es una tecnología prometedora con el potencial de implementar cambios positivos en la práctica de la cirugía plástica reconstructiva en el corto y mediano plazo.

Abstract 3D printing is an interesting technology in constant evolution. Also known as additive manufacturing, it consists of the conversion of digital designs into physical models by successively adding material layer by layer. In recent years, and after the expiration of multiple patents, several fields of health sciences have approached this type of technology, plastic surgery being one of the medical specialties that has taken advantage of its benefits and applications, especially the ability to create highly customized devices at low costs. With this in mind, the objective of this work is to describe the uses of 3D printing in reconstructive plastic surgery based on a literature review. The main applications of 3D printing described in the literature include its ability to create anatomical models based on patient imaging studies, which in turn allow planning surgical procedures, manufacturing custom implants and prostheses, creating surgical or instrumental simulators, and using bioinks in tissue engineering. 3D printing is a promising technology with the potential to cause positive changes in the field of reconstructive plastic surgery in the short and medium term.

Importancia de la angiogénesis en el diseño de scaffolds para ingeniería de tejido óseo / Importance of angiogenesis in the design of scaffolds for bone tissue engineering

Hematoma, inflamación, angiogénesis y osteogénesis son distintas etapas que se superponen durante el proceso de reparación de una fractura ósea. Durante las primeras etapas se liberan distintos factores de crecimiento quimioatractantes que producen el reclutamiento de diversas células para generar la formación de un hueso funcional con su respectiva vasculatura. Debido a la importancia que posee la angiogénesis en el desarrollo de una adecuada red vascular, tanto para la formación ósea como en su reparación, en los últimos años los especialistas en ingeniería de tejido óseo han estudiado la manera de fomentar tanto la osteogénesis como la angiogénesis durante la reparación ósea. En este trabajo de revisión, se recopilan y discuten los principales conceptos sobre distintas estrategias a fin de lograr un implante sintético con funcionalidad dual promoviendo los procesos que garanticen la angiogénesis y la osteogénesis en forma acoplada utilizando distintos tipos de scaffolds y sistemas de liberación de drogas osteoinductoras y angioinductoras. La liberación dual de factores osteoinductores y angioinductores debe producirse en forma témporo-espacial controlada para garantizar los efectos deseados sin producir efectos adversos como tumores o hueso ectópico. Se deben tener en cuenta varios factores como el tipo y la arquitectura de hueso, tipo de daño, edad, sexo y condiciones patológicas del paciente. En cuanto a los materiales se debe considerar el tipo de material para usar como scaffold, los factores inductores seleccionados, su combinación y sistemas de liberación. El avance en estos estudios hará que la Ingeniería de Tejido Óseo sea una alternativa terapéutica en el futuro. (AU)

Hematoma, inflammation, angiogenesis, and osteogenesis are different stages that overlap during the healing process of a bone fracture. During the first stages, different chemoattractant growth factors are released which produce the recruitment of various cells that will induce the formation of a functional bone with its respective vasculature. Due to the importance of angiogenesis for the development of an adequate vascular network in both bone formation and repair, in recent years specialists in bone tissue engineering have studied how to promote both osteogenesis and angiogenesis during bone repair. In this review, the main concepts on different strategies developed to achieve a synthetic implant with dual functionality, promoting processes that guarantee angiogenesis and osteogenesis in a coupled way using different types of scaffolds and osteo-drug delivery systems and angioinductors, are collected and discussed. The dual release for osteoinductive and angioinductive factors must ensure the release of them in a controlled time-space manner to guarantee the desired effects without producing adverse effects such as tumors or ectopic bone. Several factors must be taken into account, such as bone type and architecture, type of damage to be repaired, age, sex, and pathological conditions of the patient. Regarding the materials, the type of material to be used as scaffolds, selected inducing factors and drug release system must be considered. Advances in these studies will make Bone Tissue Engineering a therapeutic alternative in the future. (AU)

Physicochemical and Tissue Response of PLA Nanofiber Scaffolds Sterilized by Different Techniques / Evaluación fisicoquímica y respuesta tisular de andamios nanofibrilares de PLA esterilizados por diferentes técnicas

ABSTRACT In recent years, tissue engineering has evolved considerably, due to the problems in the biomedical area concerning tissue regeneration therapies. Currently, work has been focused on the synthesis and physicochemical characterization of poly lactic acid scaffolds, a synthetic polyester that has been extensively study for its excellent biocompatibility and biodegradability. Moreover, sterilization strategies of scaffold are a crucial step for its application in tissue regeneration, however, the sterilization process have to maintain the structural and biochemical properties of the scaffold. Therefore, it is very important to carry out studies on the sterilization methods of the sample's material, since translational medicine is intended for in vivo applications. The aim of the present study was designed to analyze the effects of different sterilization techniques, i.e. ethylene oxide (ETO), gamma radiation (GR) and hydrogen peroxide- based plasma (H2O2) in biodegradable PLA scaffolds, and to determine the best sterilization technique to render a sterile product with minimal degradation and deformation, and good tissue response. Analysis of surface morphology showed that ETO and GR modified the PLA scaffolds without any change in its chemical composition. Moreover, the histological response showed that the scaffolds are biocompatible and those sterilized by GR showed a more severe inflammatory response, accompanied with the presence of giant foreign body cells. In conclusion, the results show that among sterilization techniques used in the preset study, the best results were observed with H2O2 sterilization, since it did not significantly modify the surface structure of the PLA fibers and their in vivo response did not cause an unfavorable tissue reaction.

RESUMEN En los últimos años, la ingeniería de tejidos ha evolucionado considerablemente, debido a las incógnitas en las terapias de regeneración en el área biomédica. Actualmente, se ha trabajado en la síntesis y caracterización fisicoquímica de andamios de poliácido láctico, el cual es un polímero sintético que se ha estudiado para aplicaciones en ingeniería de tejidos, debido a su biocompatibilidad y biodegradabilidad. El proceso de esterilización es un paso crucial en la aplicación de andamios en terapias de regeneración, sin embargo, la técnica de esterilización debe mantener las propiedades estructurales y bioquímicas del andamio. Por lo tanto, es muy importante realizar estudios sobre los métodos de esterilización de dichos andamios, ya que la medicina traslacional está diseñada para aplicaciones in vivo. El objetivo del presente estudio fue analizar los efectos de diferentes técnicas de esterilización como óxido de etileno (ETO), radiación gamma (GR) y plasma a base de peróxido de hidrógeno (H2O2) en andamios biodegradables de PLA, y determinar la mejor técnica de esterilización con mínima degradación y deformación, así como una respuesta tisular favorable. La estructura de la superficie de los andamios de PLA se modificó principalmente con las técnicas de óxido de etileno y radiación gamma, sin embargo, ninguna técnica modificó su composición química. Con la respuesta histológica se demostró que los andamios de PLA son biocompatibles y que los esterilizados por radiación gamma desencadenan una mayor respuesta inflamatoria y la formación de células gigantes de cuerpo extraño. En conclusión, los resultados muestran que las técnicas de esterilización utilizadas pueden modificar la morfología del andamio, sin embargo; los mejores resultados se observaron con la esterilización por plasma a base de peróxido de hidrógeno, ya que no modificó significativamente la estructura de la superficie de las fibras de PLA y su respuesta in vivo no provocó una reacción desfavorable en el tejido.

Behavior of Mesenchymal Stem Cells Obtained From Dental Tissues: A Review of the Literature / Comportamiento de células mesenquimales obtenidas de tejidos dentales: Revisión de literatura

Abstract 20. The success of tissue engineering in combination with tissue regeneration depends on the behavior and cellular activity in the biological processes developed within a structure that functions as a support, better known as scaffolds, or directly at the site of the injury. The cell-cell and cell-biomaterial interaction are key factors for the induction of a specific cell behavior, together with the bioactive factors that allow the formation of the desired tissue. Mesenchymal Stem Cells (MSC) can be isolated from the umbilical cord and bone marrow; however, the behavior of Dental Pulp Stem Cells (DPSC) has been shown to have a high potential for the formation of bone tissue, and these cells have even been able to induce the process of angiogenesis. Advances in periodontal regeneration, dentin-pulp complex, and craniofacial bone defects through the induction of MSC obtained from tooth structures in in vitro-in vivo studies have permitted the obtaining of clinical evidence of the achievements obtained to date.

Resumen 24. El éxito de la ingeniería de tejidos en combinación con la regeneración de tejidos depende del comportamiento y la actividad celular en los procesos biológicos desarrollados dentro de una estructura que funciona como soporte mejor conocida como andamio o directamente en el sitio de la lesión. La interación célula-célula y célula-biomaterial son factores claves para la inducción a un comportamiento célular específico junto con factores bioactivos que permitan la formación del tejido deseado. Las células troncales mesenquimales (MSCs) pueden ser aisladas del cordón umbilical y de la medula ósea, sin embargo, el comportamiento de las células troncales de pulpa dental (DPSCs) han demostrado tener un alto potencial para la formación de tejido óseo e incluso han logrado inducir el proceso de angiogénesis. Avances en la regeneración periodontal, complejo dentino-pulpar y defectos óseos craneofaciales a travez de la inducción de MSCs obtenidas de estructuras de dientes en estudios in vitro-in vivo han permitido obtener evidencia clínica de los logros obtenidos hasta el momento.

Dental Pulp Regeneration: Insights from Biological Processes / Regeneración pulpar: Perspectivas desde los procesos biológicos

Abstract One of the major approaches on dental research in this century is the development of biological strategies (tissue engineering) to regenerate/biomineralize lost dental tissues. During dentin- pulp regeneration, the interaction between stem cells, signaling molecules, biomaterials and the microenvironment in the periapical area drives the process for pulp tissue engineering. Understanding the signaling mechanisms and interactions involved with the biological process for the formation of a new tissue is essential. The knowledge of the micro-environment is the key for the application of tissue engineering. The present article is a short review of the current state of this topic, with the purpose of showing insights of pulp regeneration.

Resumen Actualmente la investigación en odontología se orienta al desarrollo de estrategias basadas en principios biológicos (ingeniería de tejidos) para la regeneración/biomineralización de estructuras dentales perdidas. El proceso de regeneración del complejo dentino-pulpar está guiado por la compleja interacción entre las células indiferenciadas de origen dental (DTSC), moléculas de señalización y biomateriales con el microambiente donde se va a restablecer. Es esencial comprender detalladamente, los mecanismos de señalización e interacciones involucradas en los procesos biológicos para la formación de un nuevo tejido, además de la identificación de los componentes presentes en los tejidos dentales implicados en este proceso (características del microambiente), ya que representan la base sobre la cual se debe emplear la ingeniería de tejidos. El presente articulo es una breve revisión del estado actual del tema, con el fin de entender el proceso de regeneración pulpar, basado en la comprensión de los fundamentos biológicos.

Evaluación de la Permeabilidad en Andamios Macroporosos de Bioglass 45S5 para Ingeniería de Tejidos / Permeability Evaluation of 45S5 Bioglass Macroporous Scaffolds for Bone Tissue Engenering

RESUMEN: Andamios macroporos de biovidro 45S5 han sido desarrollados como una alternativa para sustituir injertos de hueso tradicionales. Un factor crucial en el diseño de estos andamios es la permeabilidad ya que de esto dependerá su capacidad para remover desechos y suministrar nutrientes y oxígeno a las células. En este trabajo se llevó acabo la evaluación de la permeabilidad basados en la ley de Darcy de andamios macroporos de biovidrio 45S5 con porosidades en el rango de 69-74%. Los valores de permeabilidad obtenidos fueron de 4.19 × 10-10, 3.75 × 10-10 y 3.48 × 10-10 m 2 que estuvieron en el rango de los valores de permeabilidad del hueso trabecular.

ABSTRACT: Bioactive glass 45S5 foams were produced as an alternative to be used to fill and restore bone defects. A crucial design factor of foams is permeability, since it is related to their capability for waste removal and nutrients/oxygen supply to cells. In the present work a study was carried out to analyze the bioactive glass 45S5 foams permeability by Darcy's law. In the present work a study was carried out to analyze the bioactive glass 45S5 foams permeability by Darcy's law. The measure average permeability value on foams of 69-74 % porosity was 4.19 × 10-10, 3.75 × 10-10 y 3.48 × 10-10 m 2 , which are in the range of permeability values for trabecular bone.

Adhesión y proliferación de las células troncales mesenquimales de médula ósea en andamios fibrilares de poli (ácido L-láctico) (PLA) / Adhesion and proliferation of bone marrow mesenchymal stem cells onto poli-L lactic acid (PLA) fiber scaffolds

Resumen: Los andamios fibrilares han recibido un enorme interés como futuros biomateriales con potencial aplicación en el campo de la biomedicina regenerativa. En este sentido, hemos optimizado los parámetros para la síntesis de diferentes concentraciones (6, 7, y 10 %) de andamios de ácido poli-láctico (PLA) por la técnica de hilado por propulsión de gas (AJS). Dichos andamios fueron caracterizados por Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) y por espectrometría Infrarroja con Transformada de Fourier (FTIR). Nuestros resultados mostraron que los andamios son fibrilares con diámetros en escalas nanométricas. Asimismo; se estudió la biocompatibilidad celular in vitro al realizar ensayos de adhesión, proliferación y de interacción célula-material al cultivar células troncales mesenquimales derivadas de médula ósea. Nuestros datos indican que las membranas fibrilares de PLA aumentan la respuesta celular, no son citotóxicas al compararse con las películas delgadas de PLA. Por lo tanto; el método de síntesis propuesto tiene potencial para la fabricación de membranas hiladas con una facilidad de procesamiento y podría ser un prometedor biomaterial económico con futuras aplicaciones en la regeneración de tejidos.

Abstract: Fiber scaffolds have received increasing interest as promising biomaterials for potential application in the field of tissue regeneration. In this sense, we optimized the parameters for the synthesis of different concentrations (6, 7, and 10 %) of poly-lactic acid (PLA) scaffolds by air jet spinning technology (AJS). The PLA scaffolds were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) analysis. Our results by SEM micrographs showed that scaffolds have a fibrilar morphology with nanoscale diameter of fibers. Biocompatibility assay was observed through an in vitro experiment based on cell attachment, MTT and cell-material interaction assay when culturing bone marrow-derived mesenchymal stem cells onto the PLA spun membrane scaffolds. Our data indicate that fiber membrane of PLA scaffold increase the cellular response, are not cytotoxic when compared to thin films of PLA. Thus; the proposed synthesis method has potential for easy processing of spun fibrilar scaffolds with good biocompatibility and could be a promising economical biomaterial with future potential applications in tissue regeneration.

Colágenas Recombinantes para Andamios de Ingeniería de Tejidos / Recombinant Collagens for Tissue Engineering Scaffolds

Resumen: Las colágenas son cada día más atractivas en la fabricación de andamios para Ingeniería de Tejidos, por su biocompatibilidad, manejo y capacidad de producirlas industrialmente. El objetivo del presente artículo fue presentar un análisis sobre el avance en la investigación, el desarrollo y producción de colágenas recombinantes de humano, los sistemas de producción y sus usos en Ingeniería de Tejidos. Se realizó una revisión de la literatura científica internacional arbitrada en bases de datos como Scopus, PubMed y Google Académico y se empleó aquella relevante a nuestro objetivo. Se encontró que el desarrollo de colágenas recombinantes de humano muestra un avance significativo y en la actualidad los sistemas de expresión, como bacterias y plantas, presentan ventajas sobre la calidad de la estructura y la biocompatibilidad, aunque con rendimientos todavía bajos. Mientras que existe escasa información sobre sus aplicaciones en Ingeniería de Tejidos, principalmente cartílago y hueso, en modelos animales y estudios clínicos. En las fuentes de información no se incluyeron patentes, por lo que nuestros hallazgos están limitados a publicaciones científicas. El presente trabajo, presenta los avances más recientes sobre la ingeniería de colágenas recombinantes y sus aplicaciones biomédicas en fabricación de tejidos con potencial uso clínico. Por lo que su factibilidad en la medicina regenerativa es prometedor y se requiere mayor investigación que permita su aplicación en un futuro cercano.

Abstract: Due to its biocompatibility, handling and industrial production capacity, collagens have been increasingly attractive in the manufacture of scaffolds for Tissue Engineering. The aim of the present work was to present an analysis on the progress in research, development and production of human recombinant collagens, expression systems and their uses in Tissue Engineering. A review of the international scientific peer-reviewed literature in databases such as Scopus, PubMed and Google Scholar was done and that relevant to our objective was employed. The development of human recombinant collagens was found to be significant, and currently the expression systems, like bacteria and plants, show advantages over structure quality and biocompatibility, albeit with still restricted yields. However, there is narrow information about its applications in Tissue Engineering, mostly studied for cartilage and bone, in animal models and clinical studies. We did not include patents in the study, thus our findings are limited to scholar data. The present work presents the most recent advances in the engineering of recombinant collagens and their biomedical applications in the manufacture of tissues with potential clinical applications. The potential of recombinant collagens in regenerative medicine is promising and more research is needed that might allow a broad application in the near future.

Medicina regenerativa aplicada en el tratamiento de defectos óseos del macizo craneofacial / Regenerative Medicine applied in the treatment of bone defects craniofacial complex

Introducción: la medicina regenerativa es un cautivador campo de investigación de las ciencias biomédicas, y constituye una prometedora alternativa terapéutica en expansión para el tratamiento de los defectos óseos esqueletales, incluidos los del complejo craneofacial. Objetivo: realizar una revisión bibliográfica sobre el empleo de la medicina regenerativa en el tratamiento de defectos óseos del macizo craneofacial. Métodos: se realizó una revisión en el periodo comprendido entre junio y julio de 2013. Se evaluaron revistas de impacto de la Web of Sciencies relacionadas con este tema (28 revistas) y 2 revistas cubanas. Se consultaron las bases de datos de sistemas referativos, como MEDLINE, PubMed y SciELO con la utilización de descriptores como craniofacial bone defects, craniofacial regenerative medicine, bone regeneration, bone reconstruction, bone scaffolds y sus contrapartes en español. Se incluyeron artículos en idioma inglés y español y publicaciones de los últimos 5 años, con excepción de 1 de mayor tiempo. Se obtuvieron 115 artículos, el estudio se circunscribió a 51 que enfocaron esta temática de manera más integral. Se revisó un libro. Resultados: al analizar el comportamiento de los artículos sobre la temática de estudio respecto a su representatividad en las diferentes revistas científicas donde fueron publicados, 11,8 por ciento de ellos correspondieron, respectivamente, a las revistas Journal of Oral and Maxillofacial Surgery y The Journal of Craniofacial Surgery. Los restantes artículos estuvieron distribuidos de manera uniforme entre las otras revistas. Conclusiones: todas las publicaciones revisadas coinciden en pronunciar que hemos entrado en una nueva era en la regeneración del hueso bucofacial, donde la mejora de los materiales osteoinductivos, las terapias basadas en CM, entre otros elementos de esta rama de investigación, se pueden utilizar para mejorar y acelerar los resultados clínicos deseables en áreas como el trauma, distracción, defectos craneofaciales, de tamaño crítico y por exéresis de entidades patológicas, atrofia alveolar, osteonecrosis y elevación de la mucosa sinusal maxilar(AU)

Introduction: regenerative medicine is a charming area of research in the biomedical sciences, it constitute a promising therapeutic alternative for expansion in the treatment of skeletal bone defects, including the craniofacial complex. Objective: to review the literature on the use of regenerative medicine in the treatment of craniofacial bone defects. Methods: a review was conducted in the period from June to July 2013. Impact journals from Web of Sciencies related to this topic were evaluated (28 journals) and 2 Cuban magazines. Were consulted databases referativos systems such as MEDLINE, PubMed and SciELO with the use of descriptors such as craniofacial bone defects, craniofacial regenerative medicine, bone regeneration, bone reconstruction, bone scaffolds and its Spanish counterparts. We included articles in English and Spanish and publications of the last five year, except for one. 115 articles were obtained, confined the study to 51 that focused this issue more comprehensively. A book was reviewed. Results: by analyzing the behavior of the articles on the subject of study with respect to their representation in the various scientific journals where they were published, 11.8% of them corresponded, respectively, to the Journal of Oral and Maxillofacial Surgery and The Journal of Craniofacial Surgery. The remaining items were evenly distributed among the other magazines. Conclusions: all these publications agree pronounce that we have entered a new era in orofacial bone regeneration, where improved osteoinductive materials, CM based therapies, among other elements of this branch of research, can be used to improve and accelerate desirable clinical outcomes in areas such as trauma, distraction, craniofacial defects, critical size and excision of pathological atrophy alveolar osteonecrosis and elevated maxillary sinus mucosa(AU)

Ingeniería tisular como puntal de la medicina regenerativa en estomatología / Tissue engineering as a pillar of regenerative medicine in dentistry

El deseo de crear alternativas más biológicas para la implantación permanente de materiales sintéticos ha inspirado el campo de la ingeniería de tejidos, que como uno de los pilares de la medicina regenerativa amplía las posibilidades de investigación y aplicación clínica en la rama estomatológica. Objetivo: realizar una revisión bibliográfica sobre la ingeniería tisular como puntal de la medicina regenerativa en estomatología. Métodos: se realizó una revisión en el período comprendido entre mayo y junio de 2013. Se evaluaron revistas de impacto de Web of Sciencies (43 revistas) y dos revistas cubanas. Se consultaron las bases de datos de sistemas referativos, como MEDLINE, PubMed y Scielo con la utilización de descriptores como tissue engineering AND dentistry, regenerative medicine, biomaterials, scaffolds, nanotechnology y sus contrapartes en español. Se incluyeron artículos en idioma inglés y español y publicaciones de los últimos cinco años. Se obtuvieron 127 artículos, circunscribiéndose el estudio a 55 que enfocaron estas temáticas de manera más integral. Se revisó un libro. Resultados: al analizar el comportamiento de los artículos respecto a su representatividad en las diferentes revistas científicas donde fueron publicados 5,45 por ciento de ellos correspondieron, a la revista International Journal of Nanomedicine y Biomatter. Los demás artículos estuvieron distribuidos de manera uniforme entre las otras revistas. Conclusiones: múltiples son las publicaciones que abordan la temática de la ingeniería tisular en las ramas biomédicas y particularmente en Estomatología y todas coinciden en términos generales en que la investigación de la biología de células madre y biomateriales modernos ha creado interesantes oportunidades para la regeneración y la terapia basada en la ingeniería de tejidos. El correcto manejo de los elementos que conforman la ingeniería tisular, con el sistema de señalización tisular, nanomateriales, sistemas de administración, células madre y biomateriales amplía las posibilidades de aplicación en la estomatología moderna y futura(AU)

The wish to create more biological alternatives for the permanent implantation of synthetic materials has fostered the development of tissue engineering. As one of the pillars of regenerative medicine, tissue engineering broadens the range of research and clinical application possibilities in dentistry. Objective: carry out a bibliographic review about tissue engineering as a pillar of regenerative medicine in dentistry. Methods: the review covered the period May-June 2013. An evaluation was conducted of high impact journals from the Web of Sciences (43 journals) and 2 Cuban journals. Databases from reference systems, such as MEDLINE, PubMed and Scielo, were consulted with the aid of search terms like tissue engineering AND dentistry, regenerative medicine, biomaterials, scaffolds, nanotechnology, and their Spanish counterparts. The review included papers in English and Spanish, and publications from the last five years. Of the 127 papers obtained, the reviewers selected the 55 which approached the study topic in a more comprehensive manner. One book was reviewed. Results: an analysis of the representativeness of papers in the scientific journals where they were published showed that 5.45 percent corresponded to the International Journal of Nanomedicine and Biomater. The remaining papers were evenly distributed among the other journals. Conclusions: many are the publications dealing with the subject of tissue engineering in biomedicine and particularly in dentistry. In general terms, all of them agree that research into stem cells biology and modern biomaterials has created interesting opportunities for regeneration and therapy based on tissue engineering. Appropriate management of the elements making up tissue engineering, alongside the tissue signaling system, nanomaterials, management systems, stem cells and biomaterials, broaden the possibilities of application in contemporary and future dentistry(AU)

ANÁLISIS DE BIOMATERIALES PARA USO EN INGENIERÍA DE TEJIDO DE PIEL: REVISIÓN / ANALYSIS OF BIOMATERIALS FOR SKIN TISSUE ENGINEERING: REVIEW / ANÁLISE DE BIOMATERIAIS PARA USO EM ENGENHARIA DE TECIDOS DA PELE: PATCH

La ingeniería de tejidos es un área que ha venido creciendo desde los últimos treinta años con diferentes aplicaciones en piel, hueso, tejido neural, tejido cardiovascular, entre otras. Una de las áreas más trabajadas y de mayores aplicaciones es la relacionada con el tejido de la piel, con importantes avances en el desarrollo de sustitutos. En este trabajo se hace una revisión sobre los biomateriales más usados para desarrollos en el área de ingeniería de tejidos con aplicaciones específicas al tejido de piel. La información obtenida fue clasificada de acuerdo a los biomateriales más usados de origen natural o sintético, y de acuerdo a sus aplicaciones como sustitutos dérmicos, epidérmicos o dermo-epidérmicos. A su vez las ventajas y desventajas de su implementación in vivo o clínica fueron consideradas. Adicionalmente, se presenta una introducción al uso de los nanomateriales en diferentes áreas relacionadas con la ingeniería de tejidos. Según esta revisión, la biocompatibilidad de los materiales naturales es adecuada, al igual que la recepción al momento del injerto, pero su resistencia mecánica es baja. Los materiales sintéticos, por su parte, presentan más alta resistencia mecánica y siguen siendo objeto de investigación para mejorar su biocompatibilidad y controlar su degradación. Dentro del estudio se presentaron los nanomateriales como un área de amplio desarrollo y de alta proyección para su aplicación en ingeniería tisular.

Tissue engineering is a research field that has grown over the last thirty years with different applications in skin, bone, neural tissue and cardiovascular tissue, among others. One of the most studied and promising application relates to the engineering of skin tissue, which has led to important advances in the development of skin substitutes. This work reviews the most used biomaterials for applications in the field of skin tissue engineering. The reviewed literature was classified according to the most used natural or synthetic biomaterials and according to their application as dermal, epidermal, or dermal-epidermal substitutes. At the same time, advantages and disadvantages of their in vivo or clinical implementation were considered. Based on this literature review, the biocompatibility of natural materials is appropriate, as well as their grafting efficiency, but their mechanical strength is low. Synthetic materials, in contrast, show higher mechanical strength and are subject of investigations that seek to improve their biocompatibility and biodegradability. This review also showed that the use of nanomaterials is a very promising research area with excellent prospects for applications in tissue engineering.

Engenharia de tecidos é uma área que tem crescido desde os últimos trinta anos, com diferentes aplicações em pele, osso, tecido neural, tecido cardiovascular, entre outros. Uma das áreas de aplicação mais elaborados e maiores está relacionada com o tecido da pele, com um progresso significativo no desenvolvimento de substitutos. Este trabalho apresenta uma revisão dos biomateriais mais utilizados para desenvolvimentos na área da engenharia de tecidos com aplicações específicas para o tecido da pele. As informações obtidas foram classificadas de acordo aos biomateriais mais utilizados de origem natural ou sintética, e de acordo às suas aplicações como substitutos de pele, epidérmica ou dermo-epidérmica. Por sua vez, as vantagens e desvantagens da sua implementação in vivo ou clínica foram considerados. Além disso uma introdução ao uso de nanomateriais em diferentes áreas relacionadas com a engenharia de tecidos é apresentado. De acordo com esta revisão, a biocompatibilidade de materiais naturais é adequado, como o tempo de recepção da enxertia, mas a sua resistência mecânica é baixa. Os materiais sintéticos, por sua vez, tem alta resistência mecânica e ainda estão sob investigação para melhorar a sua biocompatibilidade e controle de degradação. Dentro deste estudo apresentaram-se os nanomateriais como um área de desenvolvimento global e alta projeção para uso em engenharia de tecidos.

Modelado de la degradación hidrolítica de un implante óseo / Modeling of the hydrolytic degradation of a bone implant

Una de las áreas más importantes de la ingeniería de tejidos es la investigación sobre la regeneración y sustitución del tejido óseo. Para cumplir con estos requisitos, los implantes óseos han sido desarrollados para permitir la migración de las células, el crecimiento del tejido, el transporte de los factores de crecimiento y nutrientes y la renovación de las propiedades mecánicas. Los implantes están hechos de diferentes biomateriales y se han fabricado utilizando varias técnicas que, en algunos casos, no permiten un control total sobre el tamaño y la orientación de los poros que caracterizan a la microestructura del andamio. Desde esta perspectiva, se propone el uso de un sistema de reacción difusión para lograr las características geométricas de la matriz ósea. La validación de esta hipótesis se realiza a través de simulaciones de la geometría obtenida por un sistema de reacción-difusión junto con un modelo de degradación por hidrólisis en elementos tridimensionales representativos...

Research into bone tissue regeneration and substitution is one of the most important components of tissue engineering. In compliance with these requirements, bone implants have been developed which allow cell migration, tissue growth, the transport of growth factors and nutrients, and the renewal of mechanical properties. Implants are made of various biomaterials, and they have been manufactured using techniques which not always allow total control of the size and orientation of the pores involved in the microstructure of the scaffold. From this standpoint, a reaction-diffusion system is proposed for the achievement of appropriate geometric features in the bone matrix. The hypothesis is validated through simulations of the geometry obtained with a reaction-diffusion system and a model of hydrolytic degradation in three-dimensional representative elements...