La dermis acelular es un tipo de biomaterial derivado del procesamiento de tejidos humanos o animales para eliminar células y retener porciones de la matriz extracelular (ECM). Estos materiales generalmente no contienen células, lo que los distingue de los aloinjertos y xenoinjertos clásicos , se pueden integrar o incorporar al cuerpo y han sido aprobados por la FDA para uso humano durante más de 10 años en una amplia gama de indicaciones clínicas. [1]
Todas las muestras de ECM se originan a partir de tejidos de mamíferos, como la dermis, el pericardio y la submucosa del intestino delgado (SIS). Después de la explantación de la fuente, el biomaterial de ECM conserva algunas características del tejido original. Los tejidos de ECM se pueden recolectar en diferentes etapas de las etapas de desarrollo en especies de mamíferos como humanos, porcinos, equinos y bovinos. Aunque están compuestos de manera similar de colágeno fibrilar, la microestructura, la composición específica (incluida la presencia de proteínas no colágenas y glicosaminoglicanos y la proporción de diferentes tipos de colágeno), las dimensiones físicas y las propiedades mecánicas pueden diferir. Dependiendo de la etapa de desarrollo del tejido durante la cual se produjo la recolección, la microestructura puede variar dentro de un organismo. Además, teniendo en cuenta el tamaño y la forma del tejido final, se debe considerar el potencial de las dimensiones físicas del tejido de origen. [1]
A pesar de esta “memoria” del tejido ECM, se han diseñado métodos para que estas características innatas se puedan modificar, guardar o eliminar. [1] El proceso de modificación varía según el material utilizado en el entorno clínico. Algunos biomateriales de ECM se someten a una modificación que elimina todas las células pero deja el resto de los otros componentes de ECM llamado descelularización . Otro proceso que se puede introducir en el biomaterial es la reticulación artificial. Se ha demostrado que la reticulación artificial estabiliza el colágeno reconstituido, que puede degenerar rápidamente in vivo. [1] Aunque se gana resistencia mecánica, las reticulaciones artificiales que se agregan aumentan la posibilidad de rechazo de la célula huésped, debido a su origen extraño. [2] Debido a esta complicación, la reticulación intencional ya no se practica a medida que se han realizado avances más recientes que aumentan la vida útil del colágeno sin el uso de estabilización artificial. Finalmente, para garantizar que el biomaterial de ECM esté libre de bacterias y virus infecciosos , la mayoría se esteriliza terminalmente. Esto puede incluir gas de óxido de etileno (EO), irradiación gamma o irradiación con haz de electrones (e-beam) como agente esterilizante. [1]
Los biomateriales de matriz extracelular descelularizados se pueden procesar aún más hasta obtener un polvo fino y luego liofilizarse ( secar por congelación ). Luego, este polvo se puede mezclar con colagenasa para formar un hidrogel derivado de la matriz extracelular ( hidrogeles autorreparadores ). Luego, estos hidrogeles se utilizan en cultivos celulares para ayudar a mantener el fenotipo celular y aumentar la proliferación celular. Las células cultivadas en hidrogeles de matriz extracelular mantienen su fenotipo mejor que las células cultivadas en otros sustratos , como matrigel o colágeno tipo 1. [3] [4] Aunque los hidrogeles aún no tienen relevancia clínica directa, han demostrado ser prometedores como método para ayudar en la regeneración de órganos. [3] [4] [5]
De manera similar, los órganos enteros pueden descelularizarse para crear estructuras tridimensionales de matriz extracelular. Estas estructuras pueden luego recelularizarse en un intento de regenerar órganos enteros para trasplantes. Este método funciona principalmente para órganos con una vasculatura compleja , ya que permite que el detergente se filtre completamente a través del material. [6]
La cicatrización de heridas en la piel y los tendones es un proceso complejo y coordinado que se produce en el organismo lentamente durante semanas o incluso años. En la actualidad, existen numerosos productos en el mercado que tienen como objetivo influir positivamente en este proceso, aunque hay pocos datos disponibles sobre su éxito. La mayoría de los productos todavía se encuentran en las fases de desarrollo, en las que se están evaluando las interacciones (a menudo inflamatorias) entre el huésped y los dispositivos implantados.
Los biomateriales de ECM implantados se dividen en dos categorías generales según la forma en que interactúan con el huésped. Los dispositivos que incorporan finalmente permiten el crecimiento de células y el paso de vasos sanguíneos a través de la matriz, mientras que los biomateriales que no incorporan están encapsulados por una pared de macrófagos fusionados. En biomateriales que no incorporan, como Permacol, un implante dérmico porcino acelular para la reparación de hernias, es importante que el material no se degrade ni se infiltre por el sistema inmunológico . [1] [7] Los biomateriales encapsulados que se reconocen como extraños pueden ser degradados y/o rechazados por el cuerpo y migrar al exterior del cuerpo. En los biomateriales de ECM incorporados, la infiltración por parte del sistema inmunológico puede ocurrir en tan solo siete días, lo que lleva a una rápida degradación del volumen del dispositivo. En el caso de Graftjacket, un aloinjerto de dermis humana, la matriz se puebla rápidamente con células huésped como vasculatura . El dispositivo en sí mismo disminuyó más del 60% en volumen y es reemplazado por fibroblastos y macrófagos del huésped. [1] [8]
Los biomateriales de la matriz extracelular se utilizan para promover la cicatrización en varios tejidos, especialmente la piel y los tendones. Surgimend, una matriz de colágeno derivada de la dermis fetal bovina, puede desencadenar la cicatrización de los tendones (que no cicatrizan espontáneamente) en el tobillo. Esta intervención puede acortar el tiempo de cicatrización casi a la mitad y permite que el paciente vuelva a la actividad completa mucho antes. [9] Las heridas abiertas, como los tendones, no cicatrizan espontáneamente y pueden persistir durante largos períodos de tiempo. Cuando se agregan biomateriales de la matriz extracelular en múltiples capas a la úlcera, la herida comienza a cerrarse rápidamente y genera tejido huésped. Aunque los estudios preliminares parecen prometedores, hay poca información disponible sobre el éxito y las comparaciones directas entre diferentes dispositivos de biomateriales de la matriz extracelular en ensayos con humanos. [1]
Alloderm, una dermis acelular derivada de la piel de cadáveres donados , [10] [11] se utiliza en cirugías reconstructivas y dentales. En los injertos gingivales , la dermis acelular es una alternativa al tejido cortado del paladar de la boca del paciente. [12] También se ha utilizado para la reparación de hernias abdominales , [13] y para reconstruir cornetes resecados en el tratamiento del síndrome de la nariz vacía . [14] Alloderm y otras matrices dérmicas acelulares se utilizan de forma rutinaria en la reconstrucción mamaria basada en implantes después de una mastectomía para mejorar la cobertura de los tejidos blandos y, por lo tanto, disminuir el riesgo de ondulación visible, contracción capsular, mala posición del implante, hundimiento y exposición del implante. [15]
La FDA no ha aprobado ningún producto de matriz dérmica acelular para su uso en la reconstrucción mamaria basada en implantes después de una cirugía para extirpar un tumor mamario, ya que la literatura publicada sugiere que algunos productos pueden tener perfiles de alto riesgo. [16]