Nuevos materiales biomiméticos y biotintas con aplicación en ingeniería regenerativa de cartílago y piel

Abstract

Regenerative engineering (RE) is an interdisciplinary amalgam of technological fields that combine tissue engineering, material science, stem cell biology, developmental biology, and clinical translation to manufacture complex artificial tissues. Tissue engineering (TE) has been described as the emerging fields of knowledge whose objective is to create artificial tissues and/or organs designed for mimicking their native form. Regenerative engineering combines cells, biomaterials, and biologically active molecules with proper manufacturing platforms to produce complex tissues. The main objective is to create functional constructs that can replace, preserve, or improve damaged tissues or organs. Artificial cartilage and skin substitutes are examples of devices that have been approved by the Food and Drug Administration (FDA), however, their use in humans is currently limited. Although TE manufacture strategies led to the first generations of engineered tissues, such processes usually consume time and are restricted to having mainly flat and pre-determined geometries. Furthermore, they also exhibit high manufacture costs, as well as human factors regarding surgeons and patients that may influence the success of the implantation. Summarizing, this doctoral thesis offers robust and extensive studies in which b- TPUe was validated for 3D bioprinting applications. Also, the design and biofabrication of a BT skin substitute are presented, demonstrating its biological and mechanical properties in vitro and in vivo, encouraging its future clinical application in RE of skin injuries.

La ingeniería regenerativa (IR) es una amalgama interdisciplinaria de campos tecnológicos que combinan ingeniería de tejidos, ciencia de materiales, investigación de células madre, biología del desarrollo y traslación clínica para fabricar tejidos artificiales complejos. La ingeniería de tejidos (IT) ha sido descrita como los campos de conocimiento emergentes cuyo objetivo es crear tejidos y/u órganos artificiales diseñados para imitar su forma nativa. La ingeniería regenerativa combina células, materiales y moléculas biológicamente activas con plataformas de fabricación adecuadas para producir tejidos complejos. El objetivo principal es crear construcciones funcionales que puedan reemplazar, preservar o mejorar tejidos u órganos dañados. Los sustitutos de cartílago y piel son ejemplos de dispositivos que han sido aprobados por la Food and Drug Administration (FDA), sin embargo, su uso en humanos actualmente es limitado. Aunque las estrategias de fabricación de IT condujeron a las primeras generaciones de tejidos de ingeniería, dichos procesos suelen consumir tiempo y se limitan a tener geometrías principalmente planas y predeterminadas. Además, también presentan altos costes de fabricación, así como factores humanos de cirujanos y pacientes que pueden influir en el éxito de la implantación. En resumen, esta tesis doctoral ofrece estudios sólidos y extensos en los que se validó b-TPUe para aplicaciones de bioimpresión 3D. Asimismo, se presenta el diseño y biofabricación de un sustituto de piel trilaminar, demostrando sus propiedades biológicas y mecánicas in vitro e in vivo, alentando su futura aplicación clínica en IR de lesiones cutáneas.