A mi madre María Elena Mantilla, quien ha sido mi mayor modelo a seguir y me ha enseñado toda mi vida que todos los sueños se pueden cumplir con perseverancia, dedicación, motivación, compromiso y mucho amor. Inicialmente, la tinta del biomaterial se fabricó a partir de 4 % p/v de alginato de sodio, que estaba físicamente pre-entrecruzado con CaCl2; Se realizó la impresión de cuatro estructuras para el análisis de imprimibilidad requerido para seleccionar la concentración más adecuada así como los parámetros de impresión más óptimos. Con la concentración elegida (3% p/v) se realizó la preparación de tinta de biomaterial de alginato de sodio funcionalizado con PRP, la cual se evaluó de acuerdo con la imprimibilidad presentada, su capacidad de hinchamiento, propiedades mecánicas y cuantificación de proteínas presentes en cada estructura.
Problema u oportunidad
Según algunos estudios, el PRP retrasa la progresión de la OA al estimular la cascada de curación natural y la regeneración del tejido mediante la liberación de factores derivados de las plaquetas en el lugar del tratamiento (Muchedzi, T. A., & Roberts, S. B, 2018). Para conseguir un efecto a largo plazo del PRP, es necesario desarrollar una tinta biomaterial que permita la liberación controlada de PRP, y que pueda usarse en bioimpresión 3D, permitiendo imitar las condiciones de la matriz extracelular del tejido nativo. así como su forma anatómica. Cómo diseñar una tinta de biomaterial de alginato funcionalizado con plasma rico en plaquetas para bioimpresión 3D que permita la inmovilización de factores de crecimiento con potencial uso para el tratamiento de la osteoartritis.
Marco teórico
Aspectos físicos de la bioimpresión: Uno de los aspectos importantes es el efecto que tiene el proceso de impresión sobre el material biológico, ya que este puede afectar al hidrogel o a las células. El plegamiento molecular, la viabilidad celular y la expresión de marcadores apropiados son algunas de las características que se estudiarán antes y después de la bioimpresión (Mironov, V., Reis, N., & Derby, B., 2006). Para evaluar este parámetro se realiza la comparación de la presión programada en la bioimpresora con el valor de masa impreso (Soltan, N et al., 2019).
Estado del arte
Por lo tanto, se ha propuesto el uso de PRP en forma encapsulada utilizando andamios biodegradables, como el desarrollado utilizando un sistema de administración de hidrogel con factores de crecimiento derivados de PRP en alginato. Este estudio fue propuesto para analizar la tasa de liberación de PRP. los GF en el hidrogel usando dos estructuras diferentes (cápsulas y perlas), y se concluyó que los GF se originaron a partir de PRP. Además, se pudo observar una diferenciación activa en células mesenquimales cultivadas en un medio osteogénico, ya que mostraron una baja proliferación (Lin, S. S et al., 2006). También se han realizado varios estudios fisicoquímicos sobre el efecto del PRP sobre hidrogeles a base de alginato, los cuales han demostrado una buena adaptación al comportamiento de gelificación, cinética de hinchamiento, degradación, propiedades mecánicas y estructura superficial de dichos compuestos de hidrogel.
El PRP, que contiene una alta concentración de plaquetas, imita la respuesta del cuerpo humano a una lesión, ya que las plaquetas activadas liberan GF y citosinas esenciales que promueven el proceso de curación. El alginato es un hidrogel muy utilizado en bioimpresión 3D, debido a que las tintas elaboradas a partir de este material pueden combinarse con proteínas o polímeros, obteniendo una red de polímeros interpenetrantes (IPN), que también se presenta. Al obtener una biotinta de alginato con PRP, se puede utilizar en bioimpresión 3D, que es una de las nuevas alternativas aplicadas en ingeniería de tejidos, ya que se pueden producir estructuras que simulen los tejidos nativos en forma y funcionalidad (Choe, G et al., 2019 ).
En conclusión, la producción de una tinta de biomaterial de alginato funcionalizada con PRP representa una buena alternativa terapéutica para la OA, debido a los efectos curativos de los GF, así como a la funcionalidad del alginato como andamio para la producción de dicha tinta, permitiendo su degradabilidad. y las propiedades mecánicas necesarias (Faramarzi et al., 2018).
Metodología
La jeringa se coloca dentro de un tubo de 45 ml con la punta de la jeringa hacia la parte superior del tubo para permitir una fácil extracción del aire. La prueba consistió en colocar la jeringa con la tinta de alginato en la impresora para luego aplicar el valor de carga necesario para la extrusión de la tinta y visualizar la formación o no formación del filamento y derivar su estado como: subcongelado, sobrecongelado o perfectamente. gelada, como se ve en la Figura 5, en la que se distingue que la tinta con subgelación presenta una extrusión de gotitas, la tinta con. Se imprimieron 3 réplicas de cuatro estructuras (rejilla, filamento, anillo y disco) para cada una de las concentraciones de tinta de alginato de sodio.
Las rejillas se imprimieron manteniendo los parámetros de impresión predefinidos por NewCreatorK para el filamento INVIVO@GEL como se muestra en la Figura 6, excepto la velocidad. Para realizar esta prueba, la tinta del biomaterial se coloreó con tintes a base de agua (verde y fucsia) que se mezclaron a mano con la tinta para luego imprimir doce capas del patrón de serpiente. La primera a la sexta capa de alginato se coloreó de verde y la séptima a la duodécima capa se coloreó de fucsia para facilitar la visualización y determinar si la tinta producida representa la fusión de sus filamentos durante la impresión.
Para determinar la correcta inmovilización de los factores de crecimiento en la tinta de alginato, se realizó una cuantificación de proteínas utilizando un NanoDrop a la vez. La cuantificación de proteínas se realizó en NanoDrop tomando 2 µl de solución obtenida de ambas estructuras impresas con tinta de alginato funcionalizada con PRP y tinta de alginato de control. Se realizó el mismo procedimiento para 3 réplicas del disco de tinta de alginato de control.
Cabe señalar que la prueba de tensión solo se realizó con los anillos hechos con la tinta del biomaterial funcionalizado con PRP, porque los anillos hechos con la tinta de control se degradaron al lavarlos con PBS antes de realizar la prueba.
Resultados y Análisis de Resultados
Como se puede observar en la Figura 9, el valor de área obtenido difiere del valor de área teórica (p<0.001), esto debido al nivel de altura de la estructura, ya que desaparece cuando se imprimen varias capas. Sin embargo, conservan su forma circular como se puede observar en la Figura 9B, en la que no presentan diferencias significativas. Como se ve en la Figura 15 A, ambos parámetros de velocidad mostraron diferencias significativas con el valor teórico (p<0.001), pero en la Figura 15 B, la velocidad de 5 mm/s y 10 mm/s tiene diferencia con los valores teóricos. de p<0,002 y p<0,001 respectivamente.
Como se observa en la Tabla 6, la impresión no fue uniforme, debido a grumos en la tinta producto de su preparación manual. Debido a las fallas encontradas en la preparación de la pintura con PPP, se decidió realizar tres cambios durante la preparación de la pintura con PRP; El primero fue Además, se realizó la prueba de caída del filamento para evaluar visualmente el estado del gel de tinta antes de imprimir, como se ve en la Figura 18.
Nota: Se puede observar una gelificación adecuada en la tinta, ya que forma el filamento deseado cuando la bioimpresora lo extruye. Como se observa en la Tabla 7, se logró una gran reducción de microburbujas debido al vacío realizado manualmente en la jeringa, también se obtuvieron estructuras con mayor similitud a la estructura teórica debido a la eliminación de grumos de tinta. En la Figura 20 A, podemos ver que todos los tipos de tinta reticulada representan diferencias estadísticamente significativas en área (p<0,001) (p<0,002), excepto la tinta de control reticulada a 100 mM y 300 mM.
Se realizó la impresión de 3 discos de tinta de biomaterial de alginato funcionalizados con PRP y 3 discos de control (solo alginato), como se muestra en la Tabla 11. Sin embargo, la tinta de control mostró degradación en el momento en que se realizó el baño. Considerando las estructuras requeridas para la prueba, también se pudo observar que los discos impresos al entrecruzarse tenían un espesor pequeño, como se muestra en la Figura 24, imposibilitando la realización de la prueba de compresión, ya que esta prueba requiere un disco. con un espesor de. En la Figura 28B se puede observar que algunas estructuras impresas con la tinta de control obtuvieron valores bajos de proteína, lo que podría ser resultado de residuos o gelificación de la tinta.
Conclusiones y Recomendaciones
Activated platelet-rich plasma enhances cartilage regeneration using fat stem cells encapsulated in a 3D alginate scaffold. Efficacy of combined treatment with ozone and platelet-rich plasma versus treatment with platelet-rich plasma alone in early-stage knee osteoarthritis. Platelet-rich plasma versus hyaluronic acid injections for the treatment of knee osteoarthritis: 5-year results from a double-blind, randomized controlled trial.
Engineering bioprintable alginate/gelatin composite hydrogels with tunable mechanical and cellular adhesive properties to modulate tumor spheroid growth kinetics. Growth factor levels determine the efficacy of platelet-rich plasma injection in osteoarthritis of the knee: A randomized double-blind noninferiority trial compared with viscosupplementation. Effect of platelet-rich plasma on regenerative muscle-derived stem cell therapy for articular cartilage repair.
A systematic review of the effects of platelet-rich plasma on outcomes for patients with knee osteoarthritis and after total knee arthroplasty. Evaluation of the effects of platelet-rich plasma and amniotic fluid on inflammatory markers in a human co-culture model of osteoarthritis. The temporary effect of platelet-rich plasma on pain and physical function in the treatment of knee osteoarthritis: systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials.
Effects and safety of a combination of platelet-rich plasma (PRP) and hyaluronic acid (HA) in the treatment of knee osteoarthritis: a systematic review and meta-analysis.
