Publication: Evaluación del uso de quitina y rhBMP-2 para la regeneración ósea: una aproximación desde la Ingeniería de Tejidos
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2018-10-23
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Universidad Complutense de Madrid
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Abstract
En esta Tesis Doctoral se han utilizado dos modelos animales diferentes para evaluar los efectos de la quitina/rhBMP-2 para la regeneración de defectos óseos. En primer lugar, se han analizado los efectos de la quitina/rhBMP-2 en el desarrollo embrionario del pollo. De este modo, se busca determinar su efecto en la morfogenésis embrionaria y su seguridad. En segundo lugar, para el análisis de la regeneración de defectos óseos en tejido óseo maduro, se realizaron defectos en calota de conejos y empleando diferentes biomateriales, Bio-oss Collagen, CeraBone y Mucograft como matriz, se activaron con solo quitina; con rhBMP-2 o con quitina/rhBMP-2. Las muestras obtenidas se evaluaron mediante un estudio histológico e histomorfométrico. Con esta doble aproximación (modelos embrionarios y cirugías en animales adultos) se busca comprobar si el tratamiento con quitina/rhBMP-2 promueve la diferenciación ósea, y con ello, se obtiene una mejora en la regeneración del tejido. El método de aplicación de la quitina/rhBMP-2 durante el desarrollo embrionario, actuando en el área del desarrollo del proceso mandibular, se afrontó con dos estrategias diferentes: operar al animal dentro del huevo, in ovo, o extraerlo del huevo y cultivarlo en unas cámaras de cultivo diseñadas para tal efecto, ex ovo. Las muestras obtenidas se procesaron para análisis histológico, mediante la inclusión en bloques de parafina y corte con micrótomo. La tinción histológica empleada para su análisis fue el Tricrómico de Masson. En los experimentos con embriones, se observaron diferentes efectos según la dosis liberada. Como resultado principal, se ha observado como la quitina/rhBMP-2 es capaz de producir la diferenciación osteoblástica en un estadio embrionario en el que todavía no hay formación de matriz ósea. Como efecto colateral, en otros individuos se ha documentado la formación de un edema que provocaba la muerte del embrión. Por otro lado, se evaluó la regeneración de defectos óseos en calota de conejos adultos empleando las matrices descritas y quitina/rhBMP-2. Tras dos meses, se recogieron las muestras y se analizaron mediante estudios histológicos e histomorfométricos, con el fin de realizar un análisis cuantitativo y estadístico de la regeneración de los tejidos presentes en los defectos. Como conclusión, las micropartículas de quitina activadas con rhBMP-2 en combinación con matrices óseas basadas en hidroxiapatita (Bio-Oss Collagen y Cerabone) mejoraron la regeneración ósea en comparación con los respectivos controles. Los resultados obtenidos por un xenoinjerto mineral de hidroxiapatita (CeraBone) activados con quitina/rhBMP-2, obtuvieron peores resultados que un xenoinjerto con un contenido órganico del 10% (Bio-oss Collagen) con el mismo tratamiento. La administración de rhBMP-2 desde micropartículas de quitina y unida a estas matrices, favorece la resorción del xenoinjerto óseo pero no impide la osificación del defecto. El empleo de una matriz mineral de hidroxiapatita con un 10 % de contenido reabsorbible (Bio-Oss Collagen) y activada con quitina/rhBMP-2, han obtenido los mejores valores en regeneración ósea entre todos los tratamientos analizados. Por otro lado, la matriz de colágeno Mucograft, no ha resultado idónea para la regeneración de defectos óseos. Con esta matriz, la adición de quitina/rhBMP-2 no ha resultado determinante para alcanzar valores óptimos de crecimiento óseo. Finalmente, se considera que los resultados obtenidos en esta Tesis Doctoral sugieren un posible uso futuro del material quitina/rhBMP-2 en aplicaciones clínicas relacionadas con la diferenciación ósea, demostrando un gran potencial en medicina regenerativa e ingeniería de tejidos.
Bone tissue engineering involves the creation of new bone tissue in vitro or in vivo using cells, bioactive elements and biomaterials, either alone or in combination, according to the principles of Tissue Engineering. Within this field, applications in dentistry have a great interest, since bone created by tissue engineering with native properties, is the ideal tissue for osseointegration of dental implants. In addition, tissue regeneration due to mandibular defects caused by dental infections, trauma, congenital malformations, surgical lesions caused by tumor resection or bone deficiencies, are a problem to be solved in the clinical practice of dentistry and maxillofacial medicine. The elements analyzed in this Doctoral Thesis work were the main cells in the formation of the bone tissues and their product, the osteoblasts and the bone matrix. In addition, the role of the bioactive element or bone growth factor, the human recombinant bone morphogenetic protein 2 (rhBMP-2), was evaluated. The rhBMP-2 transporter biomaterial is chitin, a natural polymer whose origin is in the exoskeleton of mollusks. In this Doctoral Thesis two different animal models have been used. First, the effects of chitin/rhBMP-2 on the embryonic development and morphogenesis of chicken have been analyzed. Secondly, the regeneration of bone defects in mature bone tissue in rabbit calvarial using different commercial biomaterials as matrix activated with chitin/rhBMP-2 was analyzed. The obtained samples were evaluated by histological and histomorphometric study. With this double approach (embryonic models and surgeries in adult animals) as a general objective of this Doctoral Thesis it is to verify if the treatment with chitin/ rhBMP-2 promotes the bone differentiation, and with this, an improvement in tissue regeneration...
Bone tissue engineering involves the creation of new bone tissue in vitro or in vivo using cells, bioactive elements and biomaterials, either alone or in combination, according to the principles of Tissue Engineering. Within this field, applications in dentistry have a great interest, since bone created by tissue engineering with native properties, is the ideal tissue for osseointegration of dental implants. In addition, tissue regeneration due to mandibular defects caused by dental infections, trauma, congenital malformations, surgical lesions caused by tumor resection or bone deficiencies, are a problem to be solved in the clinical practice of dentistry and maxillofacial medicine. The elements analyzed in this Doctoral Thesis work were the main cells in the formation of the bone tissues and their product, the osteoblasts and the bone matrix. In addition, the role of the bioactive element or bone growth factor, the human recombinant bone morphogenetic protein 2 (rhBMP-2), was evaluated. The rhBMP-2 transporter biomaterial is chitin, a natural polymer whose origin is in the exoskeleton of mollusks. In this Doctoral Thesis two different animal models have been used. First, the effects of chitin/rhBMP-2 on the embryonic development and morphogenesis of chicken have been analyzed. Secondly, the regeneration of bone defects in mature bone tissue in rabbit calvarial using different commercial biomaterials as matrix activated with chitin/rhBMP-2 was analyzed. The obtained samples were evaluated by histological and histomorphometric study. With this double approach (embryonic models and surgeries in adult animals) as a general objective of this Doctoral Thesis it is to verify if the treatment with chitin/ rhBMP-2 promotes the bone differentiation, and with this, an improvement in tissue regeneration...
Description
Tesis inédita de la Universidad Complutense de Madrid de la Facultad de Odontología del Departamento de Anatomía, leída el 6 de Julio de 2017.