A Review on the Advances of Biocompatible Materials and Their Processing Via Additive Manufacturing for Tissue Engineering Applications / Una Revisión de los Avances en Materiales Biocompatibles y su Procesamiento Mediante Manufactura Aditiva Para Aplicaciones en Ingeniería de Tejidos

Abstract: About two decades ago, medicine experienced a revolutionary approach, driven by technological development in manufacturing techniques and scientific advances in the medical and life sciences, the field took on the challenge of regenerating tissue and organs damaged by disease, trauma, or hereditary issues, incorporating additive manufacturing as one of its strategies. Since its inception, regenerative medicine has developed techniques like tissue engineering, cellular therapy, medical devices, and artificial organs to provide wound healing and orthopedic applications. The incorporation of additive manufacturing allowed to recreate biologically appropriate environments for cell reproduction and growth that, eventually, lead to useful, regenerated tissue or organs. The objective of the present work is to review recent advances in the application of additive manufacturing techniques and ad hoc biomaterials in the field of regenerative medicine, to determine their impact in the development of new therapies for tissue engineering.

Resumen: Hace aproximadamente dos décadas, la medicina experimentó un enfoque revolucionario, impulsado por el desarrollo tecnológico en técnicas de fabricación y los avances científicos en las ciencias médicas y de la vida. El campo asumió el desafío de regenerar tejidos y órganos dañados por enfermedades, traumatismos o problemas hereditarios, incorporando la fabricación aditiva como una de sus estrategias. Desde su inicio, la medicina regenerativa ha desarrollado técnicas como la ingeniería de tejidos, la terapia celular, los dispositivos médicos y los órganos artificiales para proporcionar cicatrización de heridas y aplicaciones ortopédicas. La incorporación de la fabricación aditiva ha permitido recrear entornos biológicamente apropiados para la reproducción y crecimiento celular, lo que eventualmente ha llevado a la obtención de tejidos u órganos regenerados útiles. El objetivo de este trabajo es revisar los avances recientes en la aplicación de técnicas de fabricación aditiva y biomateriales ad hoc en el campo de la medicina regenerativa, para determinar su impacto en el desarrollo de nuevas terapias para la ingeniería de tejidos.

Enxerto ósseo alveolar autógeno associado a biomateriais em fissura lábio palatina / Injerto óseo alveolar autógeno asociado a biomateriales en labio y paladar hendido / Autogenous alveolar bone graft associated with biomaterials in cleft lip and palate

Objetivo: Discutir a utilização do enxerto ósseo autógeno associado a biomateriais na reconstrução de defeito ósseo alveolar em paciente com fissura lábio palatina. Relato de caso: Paciente, 09 anos de idade, em tratamento no Serviço Integrado de Reabilitação de Anomalias Craniofaciais do Hospital São Marcos, Teresina - Piauí - Brasil, apresentando fissura lábio palatina unilateral, completa à esquerda, não sindrômica, submetido à queiloplastia aos 03 meses de idade, e palatoplastia aos 18 meses, resultando como sequela uma fístula oronasal, corrigida cirurgicamente quando a paciente completou 07 anos de idade. Aos 09 anos, realizou-se a cirurgia com enxerto ósseo alveolar, com osso autógeno associado a osso mineral tipo (Bio-Oss, Geistlich), protegido com membrana de colágeno (Bio-Gide, Geistlich) e membrana de Fibrina Rica em Plaqueta (PRF). Conclusão: O enxerto ósseo alveolar utilizando osso autógeno associado a osso mineral bovino, membrana de colágeno e membrana de Fibrina Rica em Plaquetas (PRF) assim como a intervenção cirúrgica na faixa etária citada na literatura mostraram-se eficientes para se atingir o sucesso terapêutico... (AU)

Objetivo: Discutir el uso de injerto óseo autógeno asociado a biomateriales en la reconstrucción del defecto óseo alveolar en un paciente con labio y paladar hendido. Reporte de caso: Paciente de 09 años de edad, en tratamiento en el Servicio Integrado de Rehabilitación de Anomalías Craneofaciales del Hospital São Marcos, Teresina - Piauí - Brasil, presentando labio y paladar hendido unilateral, completo a la izquierda, no sindrómico, sometido a queiloplastia a los 03 meses de edad, y palatoplastia a los 18 meses, resultando como secuela una fístula oronasal, corregida quirúrgicamente cuando el paciente completó 07 años de edad. A los 09 años de edad, se realizó una intervención quirúrgica con injerto óseo alveolar, con hueso autógeno asociado de tipo mineral (Bio-Oss, Geistlich), protegido con membrana de colágeno (Bio-Gide, Geistlich) y Membrana de Fibrina Rica en Plaquetas (PRF). Conclusión: El injerto óseo alveolar utilizando hueso autógeno asociado a hueso mineral bovino, membrana de colágeno y Membrana de Fibrina Rica en Plaquetas (PRF), así como la intervención quirúrgica en el rango de edad citado en la literatura, se mostraron eficientes para lograr el éxito terapéutico... (AU)

Objective: To discuss the use of autogenous bone graft associated with biomaterials in the reconstruction of alveolar bone defect in a patient with cleft lip and palate. Case Report: Patient, 09 years old, under treatment at the Integrated Service for Rehabilitation of Craniofacial Anomalies of the Hospital São Marcos, Teresina - Piauí - Brazil, presenting unilateral cleft lip and palate, complete to the left, not syndromic, underwent cheiloplasty at 03 months of age, and palatoplasty at 18 months, resulting as a sequela an oronasal fistula, surgically corrected when the patient turned 07 years old. At 09 years of age, surgery was performed with alveolar bone grafting, with autogenous bone associated with mineral bone type (Bio-Oss, Geistlich), protected with collagen membrane (Bio-Gide, Geistlich) and Platelet Rich Fibrin (PRF) membrane. Conclusion: Alveolar bone grafting using autogenous bone associated with bovine mineral bone, collagen membrane and Platelet Rich Fibrin Membrane (PRF) as well as surgical intervention in the age range cited in the literature were shown to be efficient in achieving therapeutic success... (AU)

Estudio de biocompatibilidad de matrices poliméricas combinadas, responsivas al pH, con aplicación en Ingeniería de Tejido Óseo / Biocompatibility study of combined pH-responsive polymeric matrices with application in Bone Tissue Engineering

El presente trabajo muestra la obtención de un material a partir de un polímero sintético (TerP) y otro natural, mediante entrecruzamiento físico y su caracterización fisicoquímica y biológica, con el fin de emplearlos para regeneración de tejido óseo. Las membranas fueron obtenidas por la técnica de evaporación del solvente y caracterizadas por espectroscopia FTIR, ensayos de hinchamiento, medidas de ángulo de contacto y microscopia electrónica de barrido (SEM). Se encontró que la compatibilidad entre los polímeros que la constituyen es estable a pH fisiológico y que, al incorporar mayor cantidad del TerP a la matriz, esta se vuelve más hidrofóbica y porosa. Además, teniendo en cuenta la aplicación prevista para dichos materiales, se realizaron estudios de biocompatibilidad y citotoxicidad con células progenitoras de médula ósea (CPMO) y células RAW264.7, respectivamente. Se evaluó la proliferación celular, la producción y liberación de óxido nítrico (NO) al medio de cultivo durante 24 y 48 horas y la expresión de citoquinas proinflamatorias IL-1ß y TNF-α de las células crecidas sobre los biomateriales variando la cantidad del polímero sintético. Se encontró mayor proliferación celular y menor producción de NO sobre las matrices que contienen menos proporción del TerP, además de poseer una mejor biocompatibilidad. Los resultados de este estudio muestran que el terpolímero obtenido y su combinación con un polímero natural es una estrategia muy interesante para obtener un biomaterial con posibles aplicaciones en medicina regenerativa y que podría extenderse a otros sistemas estructuralmente relacionados. (AU)

In the present work, the preparation of a biomaterial from a synthetic terpolymer (TerP) and a natural polymer, physically crosslinked, is shown. In order to evaluate the new material for bone tissue regeneration, physicochemical and biological characterizations were performed. The membranes were obtained by solvent casting and characterized using FTIR spectroscopy, swelling tests, contact angle measurements, and scanning electron microscopy (SEM). It was found that the compatibility between the polymers is stable at physiological pH and the incorporation of a higher amount of TerP into the matrix increases hydrophobicity and porosity.Furthermore, considering the intended application of these materials, studies of biocompatibility and cytotoxicity were conducted with Bone Marrow Progenitor Cells (BMPCs) and RAW264.7 cells, respectively. Cell proliferation, NO production and release into the culture medium for 24 and 48 hours, and proinflammatory cytokine expression of IL-1ß and TNF-α from cells grown on the biomaterials while varying the amount of the synthetic polymer were evaluated. Greater cell proliferation and lower NO production were found on matrices containing a lower proportion of TerP, in addition to better biocompatibility. The results of this study demonstrate that the obtained terpolymer and its combination with a natural polymer is a highly interesting strategy for biomaterial preparation with potential applications in regenerative medicine. This approach could be extended to other structurally related systems. (AU)

Células madre en odontología: nuevas perspectivas / Stem cells in dentistry: new perspectives

En el campo de la odontología, prevalecen actualmente alternativas terapéuticas con una filosofía conservadora. Sin embargo, con el advenimiento de los tratamientos con células madre (CM), se amplían las posibilidades terapéuticas, que buscan la combinación y el equilibrio entre la intervención tradicional y las posibilidades de reposición de estructuras anatómicas dañadas, a través de la regeneración de tejidos utilizando células madre o sus derivados (AU)

In the dentistry field, therapeutic alternatives with a conservative philosophy currently prevail. However, with the advent of stem cell (SC) treatments, therapeutic possibilities are expanding, seeking a combination and balance between traditional intervention and the pos- sibility of replacing damaged anatomical structures through tissue regeneration, using stem cells or their derivatives (AU)

Biomateriales compuestos para restauración ósea obtenidos mediante tecnologías basadas en el uso del campo electromagnético / Composite biomaterials for bone restoration obtained by technologies based on the use of the electromagnetic

Introducción: El panorama demográfico en el mundo está cambiando. La población mayor de 60 años es el segmento que está creciendo más rápidamente y en el que las enfermedades del tejido óseo se presentan con más frecuencia, lo que aumenta la demanda de materiales y tecnologías apropiadas para restaurar estos tejidos. Objetivo: Analizar la información que se ha generado sobre el desarrollo de biomateriales compuestos para la reparación ósea, con énfasis en la identificación de las tecnologías emergentes basadas en el uso del campo electromagnético, sus aplicaciones y potencialidades. Métodos: Se consultaron trabajos científicos publicados en libros, revistas, patentes y tesis. El 80 por ciento de la documentación seleccionada pertenece al periodo 2010-2019. Análisis e integración de la información: Los métodos identificados fueron clasificados en cinco grupos: electrodeposición química, ya sea por electrólisis, electroforesis o síntesis electroforética in situ; electroporación; electrohilado; control magnético distal y bioestimulación electromagnética de células y tejidos, directamente o por la introducción de dispositivos que convierten la energía electromagnética en energía mecánica. Conclusiones: Estos métodos permiten la conformación de matrices celulares y acelulares compuestas y, además, dispositivos bioestimuladores con control de los parámetros de construcción y acción, de tal manera, que se logran procesos con mayor grado de reproducibilidad y a la medida de los requerimientos específicos para cada paciente(AU)

Introduction: The global demographic panorama is changing. The population aged over 60 years is the fastest growing segment, as well as the one where bone tissue diseases are most common, increasing the demand of appropriate materials and technologies to restore those tissues. Objective: To analyze the information so far generated about the development of composite biomaterials for bone repair, with an emphasis on the identification of emerging technologies based on the use of the electromagnetic field, its applications and potential. Methods: An analysis was performed of scientific papers published in books, journals, patents and theses. Of the documentation selected, 80 percent was from the period 2010-2019. Data analysis and integration: The methods identified were classified into five groups: chemical electrodeposition, be it by in situ electrophoretic synthesis, electrolysis or electrophoresis; electroporation; electrospinning; distal magnetic control and electromagnetic biostimulation of cells and tissues, either directly or incorporating devices which convert electromagnetic energy into mechanical energy. Conclusions: These methods permit the conformation of composite cellular and acellular matrices as well as biostimulator devices controlling construction and action parameters in such a way that the processes obtained display greater reproducibility and are more in keeping with the specific requirements of each patient(AU)

Impacto clínico del estroncio y del zinc en los procesos de regeneración ósea y del cartílago, aproximación desde la biología hacia la clínica. Revisión de literatura / Clinical impact of strontium and zinc on bone and cartilage regeneration processes, an approach from biology to the clinic. Literature review

Muchos trastornos sistémicos como la artritis o la osteoporosis son patologías responsables de las alteraciones crónicas de la articulación temporomandibular, creando así un problema a largo plazo que afectan la calidad de vida de aquellas personas que las padecen. Actualmente no existe tratamiento curativo para dichas patologías, aunque sí de tipo paliativo, que en muchas ocasiones tienen efectos secundarios en el tiempo o una limitación en su efectividad y eficacia, por lo que se hace necesario buscar alternativas con la implementación de terapias regenerativas para el tratamiento de aquellas enfermedades que afectan el sistema musculoesquelético. En muchos estudios se discute sobre el papel fundamental que cumple el zinc y el estroncio en la génesis de tejido tanto cartilaginoso como óseo, así como la relevancia de incorporarlos con diversos biomateriales en procedimientos de regeneración, sin embargo, este tema no es claro aún y requieren más aten- ción por parte del clínico. El objetivo de este artículo es determinar la función cumplen el zinc y el estroncio en los procesos de regeneración del hueso y el cartílago desde una visión molecular y celular aplicada a la práctica clínica, con el fin de obtener nuevas alternativas en el tratamiento de diversas patologías y alteraciones musculoesqueléticas que mejoren las condiciones de salud oral de los pacientes, además de, contar con la revisión que nos aproxime a comprender los mecanismos de acción de diferentes moléculas que incorporadas a los biomateriales compatibles con el tejido duro y blando mejoren las condiciones biológicas para la regeneración.

Many systemic disorders such as arthritis or osteoporosis are pathologies responsible of temporomandibular joint chronic dysfunctions, thus creating a long-term problem that affects life ́s quality of those who suffer from them. Currently there is no curative treatment for these pathologies, although there is a palliative treatment, which in many cases have side effects over time or a limitation in their effectiveness and efficacy, so it is necessary to look for alternatives with the implementation of regenerative therapies for treatment of those diseases that affect musculoskeletal system. In many studies the fundamental role of zinc and strontium in genesis of both cartilaginous and bone tissue is discussed, as well as the relevance of incorporating them with various biomaterials in regeneration procedures, however, this issue is not clear yet and requires more attention from the clinician. The objective of this article is to determine function of zinc and strontium in regeneration processes of bone and cartilage from a molecular and cellular perspective applied to clinical practice, in order to obtain new alternatives in the treatment of various pathologies and musculoskeletal alterations that improve the oral health conditions of patients. In addition, this review brings us closer to understanding the mechanisms of action of different molecules that when incorporated into biomaterials compatible with hard and soft tissue improve the biological conditions for the regeneration.

Matriz extracelular de la submucosa de intestino delgado (mec- sid; sid) como biomaterial versátil en medicina regenerativa basada en ingeniería de tejidos / Extracellular matrix of small intestine submucose (mec-sid; sid) as a versatile biomaterial in regenerative medicine based on tissue engineering

Resumen Durante las últimas décadas, la submucosa del intestino delgado (SID), una matriz extracelular descelularizada (MEC) de origen natural, ha atraído atención en la reparación de tejidos porque puede proporcionar abundantes factores bioactivos y un microambiente biomimético de tres dimensiones para inducir las funciones celulares deseadas. En este artículo se revisan las últimas investigaciones sobre SID, que se centran en los siguientes aspectos: superioridad principal como una notable bioactividad, baja inmunogenicidad, reabsorbibilidad y capacidad de recelularización. Se reporta como la adhesión, proliferación, migración y diferenciación de las células se ve influenciada cuando son depositadas sobre este soporte, debido a sus características. Se presenta el gran potencial de este biomaterial para resolver los problemas de cuello de botella que se encuentran en la reparación de varios tejidos, convirtiéndola en un excelente biomaterial para uso en medicina regenerativa basada en ingeniería de tejidos. Palabras clave: Reparación de tejidos, matriz extracelular, Biomateriales, Ingeniería de tejidos, Propiedades fisicoquímicas.

Over the past decades, the small intestine submucosa (SID), a naturally occurring decellularized extracellular matrix (ECM), has attracted attention in tissue repair because it can provide abundant bioactive factors and a three-dimensional biomimetic microenvironment to induce the functions desired cell phones. This article reviews the latest research on SID, which focuses on the following aspects: main superiority as remarkable bioactivity, low immunogenicity, resorbability and recellularization capacity. It is reported how the adhesion, proliferation, migration and differentiation of cells is influenced when they are deposited on this support, due to its characteristics. The great potential of this biomaterial is presented to solve the bottleneck problems found in the repair of various tissues, making it an excellent biomaterial for use in regenerative medicine based on tissue engineering.

Técnica de apexificación con un sustituto bioactivo de la dentina en una sola sesión: caso clínico / Apexification technique with a bioactive dentin substitute in a single session: a clinical case

Las piezas con necrosis pulpar y ápice abierto son un desafío de la práctica clínica endodóntica. Durante mucho tiempo estas piezas han sido tratadas con la técnica de apexificación con hidróxido de calcio. Esta técnica estimula la formación de una barrera calcificada a nivel apical, pero a partir de varias sesiones de tratamiento y los riesgos asociados que esto conlleva. Hoy en día, con el desarrollo de nuevas tecnologías, están a disposición materiales biocerámicos que permiten realizar el protocolo en una sola sesión. El Biodentine es un biocerámico con tiempo de fraguado corto y buena capacidad de sellado, que permite reducir los tiempos clínicos. El objetivo de este trabajo es presentar un caso clínico de una pieza dentaria diagnosticada con necrosis pulpar y con apicoformación incompleta, tratada con una técnica de apexificación con Biodentine en una sesión (AU)

Utilización de biomateriales e injertos óseos autólogos en pacientes con atrofia alveolar / Bibliographic update on the use of biomaterials and autologous bone grafts in patients with alveolar atrophy

RESUMEN El material de elección para el reemplazo del hueso perdido por traumatismos, procesos patológicos congénitos o adquiridos y atrofia, son los injertos óseos autógenos o autólogos (hueso del propio paciente). A partir de la introducción del concepto de osteointegración por Branemark, los implantes dentales son parte de la terapéutica diaria para rehabilitar áreas edéntulas. La atrofia alveolar es quizás una de las condiciones bucales más incapacitantes; la razón reside en que es crónica, progresiva, acumulativa e irreversible, altera las relaciones maxilomandibulares, reduce la cantidad de hueso del área dentosoportada y la profundidad del surco. El material de injerto óseo ideal no debería ser sólo un sustituto óseo, sino un material de regeneración que se reabsorba completamente de modo simultáneo a la formación de hueso nuevo. Evaluar el éxito y fracaso de una terapia permite tomar decisiones para un mejoramiento continuo de la práctica clínica. El objetivo de la investigación fue demostrar la importancia de la utilización de biomateriales e injertos óseos autólogos en pacientes con atrofia alveolar (AU).

SUMMARY The elective material for replacing the bone lost by trauma, congenital or acquired pathological processes and atrophy are the autogenic or autologous bone grafts (the patient´s own bones). From the introduction of the concept of osseointegration by Branemark on, dental implants are part of the daily therapeutic for rehabilitating edentulous areas. Alveolar atrophy is perhaps one of the most disabling oral conditions, because it is chronic, progressive, cumulative and irreversible. It alters maxilla-mandibular relations, reduces the bone quality of the dentosupported area and the depth of the sulcus. The ideal bone graft material should not be only a bone substitute, by a regenerative material that could be completely reabsorbed simultaneously with the new bone formation. To assess the success and failure of a therapy allows taking decisions for the continuous improvement of the clinical practice. The aim of the research was to prove the importance of using biomaterials or autologous bone grafts in patients with alveolar atrophy (AU).

Uso da associação entre hidroxiapatita e plasma rico em plaqueta no tratamento de uma não união óssea de rádio e ulna em um cão - relato de caso / Use of the association between hydroxyapatite and platelet-rich plasma in the treatment of radius and ulna nonunion in a dog - case report / Asociación de hidroxiapatita y plasma rico en plaqueta en el tratamiento de ausencia ósea de radio y cúbito en un perro - relato de caso

A não união óssea é uma complicação ortopédica que ocorre normalmente devido à instabilidade da fratura em decorrência de uma escolha de fixação inadequada ou inapropriada, suprimento sanguíneo deficiente, osteomielite e afastamento excessivo dos fragmentos; sendo mais comumente em cães de raças pequenas e miniatura; e de maior ocorrência em regiões distais de rádio, ulna, tíbia e fíbula. Este trabalho relata a utilização da associação entre Hidroxiapatita e Plasma Rico em Plaqueta no tratamento de uma não união óssea de rádio e ulna e esclarece os benefícios desses biomateriais no processo de regeneração do tecido ósseo. O presente trabalho tem por objetivo relatar o caso de um canino com não união óssea de rádio/ulna devido ao alinhamento inadequado dos fragmentos ósseos no tratamento conservador com bandagem, proporcionando instabilidade do foco da fratura. O tratamento cirúrgico consistiu na colocação de uma placa óssea e enxertia com Hidroxiapatita e Plasma Rico em Plaqueta para melhor regeneração óssea. A utilização de tais biomateriais no tratamento da não união foi benéfica para a formação do calo ósseo primário, não produzindo efeitos adversos para o paciente. A partir desse resultado pode-se concluir que, a utilização desses biomateriais e enxertia precisa ser mais bem estudada e aprimorada na reparação óssea de uma não união, visto que, a aplicabilidade dessa associação mostrou-se um método eficiente, não apresentando sinais de infecção e nem evidência de rejeição.(AU)

Bone nonunion is an orthopedic complication that usually occurs due to fracture instability as a result of an inadequate or inappropriate choice of fixation, deficient blood supply, osteomyelitis, and excessive removal of fragments; which is more commonly seen in small and miniature breeds; and more frequent in the distal regions of radius, ulna, tibia, and fibula. This paper reports on the use of the association between Hydroxyapatite and Platelet-Rich Plasma in the treatment of a radius and ulna nonunion and clarifies the benefits of these biomaterials in the bone tissue regeneration process. This study reports the case of a dog presenting nonunion of radius and ulna bone due to inadequate alignment of bone fragments in a conservative treatment with bandage, providing instability of the fracture focus. The surgical treatment consisted of placing a bone plate and grafting with Hydroxyapatite and Platelet-Rich Plasma for better bone regeneration. The use of such biomaterials in the treatment of nonunion injuries was beneficial for the formation of the primary bone callus, without producing adverse effects for the patient. From this result, it can be concluded that the use of these biomaterials and grafting needs to be further studied and improved for use in bone repair of nonunion cases, since the applicability of this association proved to be an efficient method, with no signs of infection or evidence of rejection.(AU)

Ausencia de unión ósea es uma complicación ortopédica que normalmente ocurre debido a la instabilidade de la fractura como resultado de uma elección de fijación inadecuada o inapropriada, aporte sanguíneo deficiente, osteomielitis y remoción excessiva de fragmentos; que se observa com mayor frecuencia en perros de razas pequeñas y miniaturas; y más frecuente em regiones distales de radio, cúbito, tíbia y peroné. Este artículo informa sobre el uso de la asociación de Hidroxiapatita y Plasma rico en plaqueta en el tratamiento de ausencia de unión del radio e el cúbito, y aclara los benefícios de esos biomateriales en el processo de regeneración del tejido ósseo. Esa investigación ha tenido como objetivo reportar el caso de un perro sin unión de radio / cúbito por alineación inadecuada de fragmentos óseos en tratamiento conservador con vendaje, proporcionando inestabilidad del foco de la fractura. El tratamiento quirúrgico consistió en la colocación de una placa ósea e injerto con Hidroxiapatita y Plasma rico en plaqueta para uma mejor regeneración ósea. El uso de tales biomateriales en el tratamiento de ausencia de unión ha sido beneficioso para la formación del callo óseo primario, sin producir efectos adversos para el paciente. A partir de ese resultado se puede concluir que, el uso de esos biomateriales e injertos necesitan ser mejor estudiado y mejorado en la reparación de ausencia ósea, ya que la aplicabilidad de esa asociación demostró ser um método eficaz, sin presentar signos de infección y evidencia de rechazo.(AU)

Clasificación Sistemática de Apósitos: Una Revisión Bibliográfica / Systemic Classification of Wound Dressings: a Review

Resumen En la actualidad existe un gran número de apósitos dada la amplia disponibilidad de biomateriales y principios bioactivos, por lo cual se hace necesario un consenso acerca de la clasificación de estos, para no generar confusiones a la hora de entender su utilidad y su idóneo manejo en el ambiente clínico. Por este motivo, en el presente artículo se hace una revisión bibliográfica utilizando las bases de datos SCOPUS, ScienceDirect y Web of Science, con ecuaciones de búsqueda que incluían las palabras clave de los diferentes tipos de apósitos. Con esta información se encuentra que los apósitos pueden ser clasificados de acuerdo con su complejidad, la naturaleza del material polimérico, su permeabilidad, su interacción biológica con la herida y su acción terapéutica, lográndose tener una definición detallada con todos las características relevantes para hacer una adecuada elección de un apósito. Adicionalmente, se incluye una revisión acerca del proceso de cicatrización y los tipos de heridas, dado que de esto dependen los fines terapéuticos y la selección de un apósito u otro.

Abstract Nowadays, there is wide variety of dressings because availability of biomaterials and bioactive components, thus a consensus is needed on their classification, to avoid in understanding their usefulness and their proper handling in clinical practice. Therefore, in this paper a bibliographic review is made using the SCOPUS, ScienceDirect and Web of science databases, with search equations which include the keywords of different types of wound dressings. With this information, we found that dressings can be classified according to their complexity, the nature of the polymeric material, its permeability, its biological interaction with the wound and its therapeutic action, in order to have a detailed definition with all the relevant characteristics to make a proper choice of a dressing. Additionally, a review about the healing process and the types of wounds is included, since this have an important influence on the therapeutic purposes and the correct selection of dressings.

Progreso de la Impresión 3D de Dispositivos Médicos / Progress of the 3D Printing of Medical Devices

Resumen El trasplante de órganos y tejidos para dar solución a lesiones y defectos es un problema que con urgencia se debe tratar, pues aún existen dificultades en el proceso, como la escasez de donantes y el riesgo que ocasiona el rechazo inmunológico. La implantación de órganos y tejidos artificiales sugiere una mejor calidad de vida en los pacientes, sin embargo, se requiere de una técnica de manufactura que permita el desarrollo de estructuras complejas. La técnica de impresión 3D ofrece resolver las limitaciones actuales en el desarrollo de órganos y tejidos, ya que permite incorporar células en los biomateriales para la regeneración de diversas estructuras biológicas. Esta revisión resume los estudios más relevantes y el progreso en el desarrollo de implantes, prótesis e ingeniería de tejidos mediante impresión 3D, se introduce a los distintos biomateriales empleados en la manufactura aditiva, así como las diversas técnicas de impresión utilizadas en aplicaciones biomédicas.

Abstract Transplant of organs and tissues to solve injuries and defects is a problem that must be resolve urgently, because there are difficulties in the process, such as the shortage of donors and the risk caused by immunological rejection. The implantation of artificial organs and tissues suggests a better quality of life in patients, however, it requires a manufacturing technique that allows the development of complex structures. The 3D printing technique offers to solve the current limitations in the development of organs and tissues, allows the incorporation of cells in biomaterials for the regeneration of biological structures. This review summarizes the most relevant studies and progress in the development of implants, prosthesis and tissue engineering using 3D printing, introducing to the different biomaterials used in additive manufacturing, , as well as printing techniques used in biomedical applications.

Influencia de rhBMP-2 en la reparación ósea de defectos críticos con diferentes biomateriales / Influence of rhBMP-2 on bone repair of critical size defects with different biomaterials

La regeneración de defectos óseos críticos requiere la utilización de biomateriales óseos. Así, se han utilizados agentes osteogénicos como la proteína morfogenética (rhBMP-2). El objetivo fue describir la formación ósea de defectos óseos críticos en calota de ratas utilizando rhBMP-2 con distintos biomateriales. Se realizaron dos defectos óseos críticos de 5 mm en 15 calotas de ratas machos adultas divididos en grupo control (sin tratamiento) (C); autoinjerto + rhBMP-2 (A); fosfato tricálcico + rhBMP-2 (BTCP); xenoinjerto de bovino + rhBMP-2 (B) y hidroxihapatita + rhBMP-2 (HA). A las ocho semanas post tratamiento, se realizó la eutanasia y posterior análisis histológico de los defectos. El grupo C no presentó formación de tejido óseo en el defecto. En el resto de los grupos, se formó abundante tejido óseo en los márgenes, por lo tanto, el defecto presentó menor tamaño. El grupo HA presentó formación ósea trabecular con amplios espacios medulares y abundante tejido adiposo. El grupo B-TCP también presentó formación ósea trabecular y la mayoría de las muestras presentaron puente óseo en el defecto. El grupo B presentó partículas de material injertado rodeado por trabéculas óseas y tejido conectivo. En el grupo A, todas las muestras presentaban puente óseo formado por bloques de autoinjerto rodeado por tejido conectivo y óseo. Es posible concluir que los defectos óseos de 5 mm en calota de rata son defectos críticos que requieren utilizar biomateriales para la reparación del defecto. El grupo B-TCP presentó características histológicas más próximas a la regeneración ósea lograda con el Grupo A.

The regeneration of bone critical size defects requires the use of bone biomaterials. Therefore, an osteogenic agent such as bone morphogenetic protein (rhBMP-2) has been used. The objective was to describe the bone formation of bone critical size defects in the rat calvaria using rhBMP-2 with different biomaterials. Two critical bone defects of 5 mm were made in 15 calvaria of adult male rats divided into a control group (without treatment) (C); autograft + rhBMP-2 (A); tricalcium phosphate + rhBMP-2 (B-TCP); bovine xenograft + rhBMP-2 (B) and hydroxyhapatite + rhBMP-2 (HA). At eight weeks post treatment, euthanasia and subsequent histological analysis of the defects were performed. Group C did not show bone tissue formation in the defect. In the rest of the groups, abundant bone tissue formed in the margins, therefore, the defect was smaller. The HA group presented trabecular bone formation with large medullary spaces and abundant adipose tissue. The B-TCP group also presented trabecular bone formation and most of the samples formed a bone bridge across the defect. Group B presented grafted material particles surrounded by bone trabeculae and connective tissue. In group A, all samples presented a bone bridge formed by autograft blocks surrounded by connective and bone tissue. It is possible to conclude that 5 mm bone defects in rat calvaria are critical size defects that require the use of biomaterials for defect repair. The B-TCP group presented histological characteristics similar to the bone regeneration achieved with Group A.

Uso de Biomateriales Funcionalizados con Moléculas Bioactivas en la Ingeniería Biomédica / Use of Functionalized Biomaterials with Bioactive molecules in Biomedical Engineering

Resumen El artículo expone la importancia del uso de moléculas bioactivas para la funcionalización de biomateriales. Por esta razón, se realizó una revisión de investigaciones actuales y relevantes en diversos buscadores de datos, incluyendo los diferentes tipos de materiales y moléculas bioactivas utilizadas para elaborar biomateriales funcionalizados, con énfasis en los procesos y sus propiedades. Se encontró que el proceso de funcionalización o modificación de la superficie expande el camino para adaptar al biomaterial de acuerdo al entorno fisiológico de las células vivas. De esta manera, el proceso mejora la estructura y las funciones de los tejidos y órganos diseñados. Existen una variedad de métodos y moléculas bioactivas disponibles para la funcionalización de los biomateriales, las cuales dependen de la manera en las que las células o tejidos se regeneran. Entre los diferentes materiales para la fabricación de biomateriales, las biomoléculas como las proteínas, lípidos, carbohidratos, entre otros, son una de las opciones más utilizadas debido a la similitud de estas con los sistemas biológicos del cuerpo humano. Finalmente, el artículo también integra algunas de las más prometedoras aplicaciones de moléculas bioactivas incorporadas a los biomateriales.

Abstract The paper exposes the importance of the use of bioactive molecules for the functionalization of biomaterials. For this reason, a review of current and relevant research was carried out in various data searchers, including the different types of bioactive materials and molecules used to elaborate functionalized biomaterials, with emphasis on the processes and their properties. It was found that the process of functionalization or modification of the surface expands the path to adapt the biomaterial according to the physiological environment of living cells. This process improves the structure and functions of the designed tissues and organs. There are a variety of methods and bioactive molecules available for the functionalization of biomaterials, depending on the way in which the cells or tissues are regenerated. Among the different materials for the manufacture of biomaterials, biomolecules such as proteins, lipids, carbohydrates, among others, are one of the most used options due to the similarity of these with the biological systems of the human body. Finally, the paper also integrates some of the most promising applications of bioactive molecules incorporated into biomaterials.

Biomateriales para Regeneración de Tejido Óseo Extraídos de Desechos de Pescado / Biomaterials for Bone Tissue Regeneration Extracted from Fish Wastes

Resumen Los biomateriales para regeneración ósea comúnmente se basan en el diseño natural del hueso, el cual mezcla la dureza de un material cerámico como la hidroxiapatita con la flexibilidad de un polímero como el colágeno. Ambos materiales pueden extraerse de los desechos del pescado consumido en la dieta humana, tales como escamas, piel e incluso huesos. Esta extracción tiene la ventaja de aportar biomateriales naturales, de baja toxicidad y como añadido, que evitan la transmisión de enfermedades que se ha reportado para colágenos provenientes de animales mamíferos. En este trabajo se hace una revisión de bibliografía referente a la extracción de colágeno tipo I, precursores de hidroxiapatita y síntesis de compósitos de ambos, para proponer la recuperación de estos biomateriales como una alternativa amigable con el ambiente y útil para usos médicos.

Abstract Biomaterials for bone tissue regeneration are commonly based in the natural design of bone where the stiffness of a ceramic material as hydroxyapatite is combined with the flexibility of a polymer such as collagen. Both materials can be extracted from human consumed fish waste, such as scales, bones and skin. The recovery of these biomaterials from fish waste has the advantage of yielding natural materials of low toxicity, avoiding the possible disease transmission found for the collagen coming from mammalians. In this article, we review several reports about collagen type I and hydroxyapatite precursors extraction, and composite synthesis, from fish waste in order to propose these methods as a green alternative for biomaterials useful for medical purposes.

Comparison of morphological quantitative characteristics of the newly formed alveolar bone after the application of demineralized bone matrix and cortical bone allografts / Comparación de las características morfológicas cuantitativas del hueso alveolar recién formado después de la aplicación de matriz ósea desmineralizada y aloinjertos de hueso cortical

The allografts were used to obtain sufficient alveolar bone tissue for proper dental implant placement. The objective of the present study was to evaluate the morphological and quantitative characteristics (cellular and collagen densities) of the newly formed alveolar bone with the application of cortical bone (CB) and demineralized bone matrix (DBM) allografts. Six samples of alveolar bone tissue from 5 patients (50 ± 6.3 years) were obtained after 6 months of application of the allografts and immediately before the placement of the dental implants. The samples were fixed (buffered formaldehyde, pH7.2), decalcified (EDTA 10 %) and histologically processed (HE and Picro-Sirius) for histologic analysis. Morphological analysis revealed presence of osteocytes and trabeculae in neoformed bone tissue near the allografts and absence of inflammatory and allergic cells; the remnants of CB were located mainly in the periphery of the bone tissue and the remnants of DBM were more incorporated into the tissue. Osteogenitor cells were observed around the remaining material. The cell density was not modified in newly formed bone tissue with the application of both allografts as compared to mature bone tissue. The density of the type I and III collagens present in the osteoids interspersed with the remainder of the materials showed a tendency to increase in the samples treated with DBM. It was concluded that by the histological characteristics observed both grafts were biocompatible, however the bone treated with DBM presented better incorporation and a tendency of increase of the collagen content in the remnant region of the allografts.

Los aloinjertos son utilizados para obtener tejido óseo alveolar apropiado para la colocación correcta del implante dental. El objetivo de este trabajo fue evaluar las características morfológicas y cuantitativas (densidades celulares y de colágeno) del hueso alveolar recién formado con la aplicación de aloinjertos de hueso cortical (CB) y matriz desmineralizada de hueso (DBM). Seis muestras de tejido óseo alveolar fueron obtenidas de 5 pacientes (50 ± 6,3 años) después de 6 meses de aplicación de los aloinjertos e inmediatamente antes de la colocación de los implantes dentales. Las muestras fueron fijadas (formaldehído tamponado, pH 7,2), descalcificadas (EDTA al 10%) y procesadas histológicamente (HE y Picro-Sirius) para el análisis histológico. El análisis morfológico reveló la presencia de osteocitos y trabéculas en el tejido óseo neoformado cerca de los aloinjertos y la ausencia de células inflamatorias y alérgicas; los remanentes de CB se ubicaron principalmente en la periferia del tejido óseo y los remanentes de DBM se incorporaron más en el tejido. Se observaron células osteogenitoras alrededor del material restante. La densidad celular no se modificó en el tejido óseo recién formado con la aplicación de ambos aloinjertos en comparación con el tejido óseo maduro. La densidad de los colágenos de tipo I y III presentes en los osteoides intercalados con el resto de los materiales mostró una tendencia a aumentar en las muestras tratadas con DBM. Se concluyó que, debido a las características histológicas observadas, ambos injertos fueron biocompatibles, sin embargo, el hueso tratado con DBM presentó una mejor incorporación y una tendencia al aumento del contenido de colágeno en la región remanente de los aloinjertos.

Utilización de injertos óseos autólogos y biomateriales en pacientes con atrofia alveolar. Matanzas / Use of autologous bone grafts and biomaterials in patients with alveolar atrophy.Matanzas

RESUMEN Introducción: los injertos óseos constituyen una de las técnicas más utilizadas en la cirugía reconstructiva implantológicas, son muy utilizadas para el reemplazo del hueso perdido por traumatismos, procesos patológicos congénitos o adquiridos y atrofia, son los injertos óseos autógenos o autólogos. Objetivo: caracterizar los pacientes con rebordes atróficos que necesitaron ser rehabilitados en implantología oral como alternativa de tratamiento en la consulta de Cirugía Máxilo Facial del Hospital Universitario "Faustino Pérez" y la Clínica "III Congreso del PCC", municipio Matanzas de septiembre del 2014 a julio de 2016. Material y Método: estudio prospectivo longitudinal. El universo fue de 20 pacientes mayores de 18 años de ambos sexos, que presentaron el diagnóstico de edentulismo parcial y atrofia alveolar. Se determinó por el interrogatorio, el examen clínico y los medios diagnósticos los síntomas y signos que caracterizaron esta entidad. Resultados: los traumatismos alveolares fue la causa que predominó en la pérdida dentaria, en el sexo masculino y en las edades de 18 a 37 años. La zona de mayor afectación fue la región anterior del maxilar superior y predominó la perdida de hueso en altura y en anchura y un gran número de injertos conservaron la cresta alveolar. Conclusiones: el uso de biomateriales en el tratamiento de pacientes con atrofia alveolar junto al injerto óseo fue satisfactorio en pacientes que necesitaron una base de sostén sobre la cual se colocaron los implantes dentales osteointegrados (AU).

SUMMARY Introduction: autogenous and autologous bone grafts are the elective material for replacing bones lost by trauma, congenital or acquired pathologic processes and atrophy. Objective: to characterize patients with atrophic rims needing rehabilitation in oral grafting as an alternative treatment in the Maxilla-Facial Surgery consultation of the University Hospital "Faustino Perez" and the Clinic "III Congreso del PCC", municipality of Matanzas, from September 2014 to July 2016. Materials and Methods: longitudinal prospective study. The universe was 20 patients aged 18 years and older, males and females, who presented the diagnosis of partial lack of teeth and alveolar atrophy. The symptoms and signs characterizing this entity were stated by questioning, physical examination and diagnostic means. Results: alveolar traumas were the predominant cause of dental lost in male patients aged 18-37 years. The most affected zone was the anterior region of the upper maxilla; bone lost in height and width predominated, and a great number of grafts conserved the alveolar crest. Conclusions: the use of biomaterials in the treatment of patients with alveolar atrophy together with bone graft was satisfactory in patients who needed a base support on which to put dental grafts (AU).

Regeneración ósea guiada (ROG): Plasma rico en factores de crecimiento vs. Autoinjerto dental particulado, revisión bibliográfica / Guided bone regeneration (ROG): Plasma rich in growth factors vs. Particulate dental autograft, review

Resumen El objetivo primordial en la terapia de la regeneración ósea guiada viene a ser la restauración de los componentes del periodonto. La racionalidad de esta terapia es dar la preferencia a tipos celulares específicos para repoblar la zona de la herida a formar un nuevo aparato de inserción. De manera clínica esto se logra al colocar una barrera física sobre el defecto periodontal, dejando de lado los tejidos gingivales en las etapas tempranas de reparación. Este trabajo analiza la evidencia científica que existe de los resultados alcanzados mediante la ROG, los factores que influyen con el tipo de materiales utilizados, sus indicaciones, sus componentes, sus contraindicaciones, los mecanismos de evaluación, así como las propiedades de distintas barreras utilizadas desde un punto de vista del biomaterial.

Abstract The primary goal in the therapy of guided bone regeneration is to restore the components of the periodontium. The rationale of this therapy is to give preference to specific cell types to repopulate the wounded area to form a new insertion apparatus. Clinically this is achieved by placing a physical barrier on the periodontal defect, leaving the gingival tissues aside in the early stages of repair. This work analyzes the scientific evidence that exists about the results achieved by the ROG, the factors that influence the type of materials used, their indications, their components, their contraindications, the evaluation mechanisms, as well as the properties of different barriers used since a biomaterial point of view.

Evolución de una lesión apicoperirradicular tratada in situ con un material de tercera generación / Evolution of a periradicular apical lesion treated in situ with a third generation material

En la actualidad existe un nuevo paradigma en el tratamiento de piezas dentales con grandes lesiones periapicales. Ello tiene como principal propósito la conservación de dichas piezas, la regeneración de su sistema de inserción y hueso alveolar. Todo esto es posible gracias a la innovación científico-tecnológica que plantea como alternativa, la utilización de una terapéutica dinámica, mínimamente invasiva intralesional, destinada a erradicar los microorganismos que conforman el biofilm periapical e inducir la capacidad autorreparativa del sistema inmune mediante el uso de un biomaterial de tercera generación (Licon-D) (AU)

Currently there is a new paradigm in the treatment of dental pieces with large periapical lesions. The main purpose is the conservation of these pieces, the regeneration of their insertion system and alveolar bone. All this is possible thanks to the scientific and technological innovation that poses as an alternative, the use of a dynamic, minimally invasive intralesional therapy, designed to eradicate the microorganisms that make up the periapical biofilm and induce the autoreparative capacity of the immune system through the use of a third generation biomaterial (Licon-D) (AU)

Desarrollo y caracterización de películas de fibroina de seda para reparación condral / Development and characterization of silk fibroin films for condral reparation

RESUMEN La fibroína de seda es una proteína que ha demostrado ser un biomaterial con gran potencial en medicina regenerativa, por sus características de biocompatibilidad y su amplia posibilidad de modificación estructural permite ser usada como andamio favoreciendo procesos de crecimiento, diferenciación celular y la regeneración del tejido afectado. En este estudio se utilizaron capullos de gusano de seda Bombyx mori L., para la fabricación de películas de fibroína, los capullos fueron desgomados utilizando Na2CO3 0,02M, la fibroína obtenida se disolvió con LiBr 9,3M, el cual fue eliminado mediante diálisis y finalmente la solución de fibroína fue concentrada mediante contradiálisis. La fibroína fue servida en cajas de poliestireno, secadas a 90°C/24 horas y esterilizadas con etanol al 70%. Células madre mesenquimales fueron sembradas sobre estas películas de fibroína e inducidas a diferenciación utilizando un medio condrogénico especifico. La diferenciación fue evaluada por triplicado a los 14 y 21 días mediante extracción de ARN total, síntesis de ADN copia y amplificación por PCR de un grupo de genes específicos de cartílago empleando cebadores específicos. Se fabricaron películas de fibroína estables y resistentes que permitieron el crecimiento y la multiplicación celular, así como la diferenciación condrogénica evidenciada por la expresión de genes condrogenicos, no se afectó la viabilidad ni el recuento celular, las células interactuaron con el andamio evidenciado por el área de tapizado formado sobre la superficie de la película de fibroína. Finalmente se concluye que la fibroína de seda es un biomaterial que puede servir de andamio potencial para la regeneración de lesiones articulares.

ABSTRACT Silk fibroin is a protein that has been shown to be a biomaterial with great potential in regenerative medicine, due to its biocompatibility characteristics and its wide possibility of structural modification can be used as scaffold, favoring growth processes, cell differentiation and the regeneration of affected tissue. Bombix mori L. silkworm cocoons were used to make fibroin films, the silk fibroin were degummed using 0.02M Na2CO3, the obtained fibroin was dissolved with 9.3M LiBr, which was eliminated by dialysis and finally the fibroin solution was concentrated to 17% by counterdialysis. The fibroin was served in polystyrene boxes, dried at 90°C/24 hours and sterilized with 70% ethanol. The mesenchymal stem cells were seeded on fibroin films and induced differentiation using a specific chondrogenic medium. Differentiation was assessed in triplicate at 14 and 21 days by total RNA extraction, DNA synthesis copy and PCR amplification of a group of cartilage-specific genes using specific primers. Stable and resistant fibroin films that allowed cell growth and multiplication were fabricated, as well as the chondrogenic differentiation evidenced by the expression of chondrogenic genes, the viability and the cell count were not affected, the cells interacted with the scaffolding evidenced by the area of upholstery formed on the surface of the fibroin film. Finally, it is concluded that silk fibroin is a biomaterial that can serve as a potential scaffold for the regeneration of joint injuries.