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 (MEC). Estos materiales suelen estar libres de células, lo que los distingue de los aloinjertos y xenoinjertos clásicos , pueden integrarse o incorporarse 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 en 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 la MEC conserva algunas características del tejido original. Los tejidos de ECM se pueden recolectar en distintas etapas de las etapas de desarrollo en especies de mamíferos como humanos, porcinos, equinos y bovinos. Aunque están compuestos de manera similar por fibrillas de colágeno, la microestructura, la composición específica (incluida la presencia de proteínas no colagenosas y glucosaminoglicanos 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 de la MEC, se han diseñado métodos para que estas características innatas puedan modificarse, guardarse o eliminarse. [1] El proceso de modificación varía según el material utilizado en el entorno clínico. Algunos biomateriales de la ECM sufren una modificación que elimina todas las células pero deja el resto de los otros componentes de la ECM, lo que se denomina descelularización . Otro proceso que se puede introducir en el biomaterial es el entrecruzamiento artificial. Se ha demostrado que la reticulación artificial estabiliza el colágeno reconstituido, que puede degenerar rápidamente in vivo. [1] Aunque se gana resistencia mecánica, los enlaces cruzados 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, ya 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 ECM esté libre de bacterias y virus infecciosos , la mayoría se esteriliza terminalmente. Esto puede incluir gas óxido de etileno (EO), irradiación gamma o irradiación con haz de electrones (haz de electrones) como agente esterilizante. [1]
Los biomateriales de ECM descelularizados se pueden procesar aún más hasta obtener un polvo fino y luego liofilizarlos ( liofilizarlos ). Luego, este polvo se puede mezclar con colagenasa para formar un hidrogel derivado de ECM ( hidrogeles autocurativos ). 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 ECM 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, se han mostrado prometedores como método para ayudar en la regeneración de órganos. [3] [4] [5]
De manera similar, se pueden descelularizar órganos completos para crear estructuras ECM tridimensionales. Estos andamios pueden luego recelularizarse en un intento de regenerar órganos completos para trasplante. Este método funciona principalmente para órganos con una vasculatura compleja , ya que permite que el detergente se perfunda completamente a través del material. [6]
La curación de heridas de la piel y los tendones es un proceso coordinado complejo en el cuerpo que ocurre lentamente durante semanas o incluso años. Varios productos disponibles actualmente en el mercado pretenden influir positivamente en este proceso, aunque hay pocos datos disponibles sobre su éxito. La mayoría de los productos aún 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 ECM implantados se dividen en dos categorías generales según cómo interactúan con el huésped. Los dispositivos que se incorporan eventualmente permiten el crecimiento de células y el paso de vasos sanguíneos a través de la matriz, mientras que los biomateriales que no se incorporan quedan encapsulados por una pared de macrófagos fusionados. En biomateriales no incorporados como Permacol, un implante dérmico porcino acelular para la reparación de hernias, es importante que el sistema inmunológico no degrade ni infiltre el material . [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 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 disminuyó más del 60% en volumen y es reemplazado por fibroblastos y macrófagos del huésped. [1] [8]
Los biomateriales ECM se utilizan para promover la curación de varios tejidos, especialmente la piel y los tendones. Surgimend, una matriz de colágeno derivada de la dermis bovina fetal, puede desencadenar la curación de los tendones (que no sanan espontáneamente) en el tobillo. Esta intervención puede acortar el tiempo de curación a casi la mitad y permite que el paciente vuelva a su actividad plena mucho antes. [9] Las heridas abiertas, como los tendones, no sanan espontáneamente y pueden persistir durante largos períodos de tiempo. Cuando se añaden biomateriales ECM 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 ECM en ensayos en 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 hernia abdominal , [13] y para reconstruir cornetes resecados en el tratamiento del síndrome de 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 así disminuir el riesgo de ondulaciones visibles, contracción capsular, mala posición del implante, tocar fondo 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. [dieciséis]