Una reacción a cuerpo extraño ( FBR ) es una respuesta tisular típica a un cuerpo extraño dentro del tejido biológico . [1] Suele incluir la formación de un granuloma de cuerpo extraño . [2] La encapsulación tisular de un implante es un ejemplo, al igual que la inflamación alrededor de una astilla. [3] La formación de granuloma de cuerpo extraño consiste en adsorción de proteínas , macrófagos , células gigantes de cuerpo extraño multinucleadas (fusión de macrófagos), fibroblastos y angiogénesis . También se ha propuesto que la propiedad mecánica de la interfaz entre un implante y los tejidos circundantes es crítica para la respuesta del huésped. [4]
A largo plazo, la reacción al cuerpo extraño da como resultado la encapsulación del cuerpo extraño dentro de una capa calcificada . Por ejemplo, un litopedion es un fenómeno raro que ocurre más comúnmente cuando un feto muere durante un embarazo abdominal , [5] es demasiado grande para ser reabsorbido por el cuerpo y se calcifica.
Después de la implantación del biomaterial , la sangre y los fluidos corporales entran en contacto con la superficie del implante. Las proteínas de la sangre del huésped se adsorben en la superficie del implante y se forma una matriz de fibrina. [6] La inflamación aguda y crónica sigue a la deposición inicial de proteínas en la sangre y a la formación de la matriz. [6] Los macrófagos en el sitio del implante se fusionan para formar células gigantes de cuerpo extraño. [6] Después de la respuesta inflamatoria, se forma tejido de granulación . La etapa final de la reacción al cuerpo extraño es la formación de una cápsula fibrosa alrededor del biomaterial implantado. [6] La biocompatibilidad del dispositivo afecta la gravedad de la reacción al cuerpo extraño. [7] La reacción a un cuerpo extraño puede provocar un fallo del dispositivo. [8]
Durante la interacción sangre-biomaterial, las proteínas sanguíneas se adsorben espontáneamente en la superficie del biomaterial. [9] Las propiedades de la superficie del biomaterial afectan los tipos, concentraciones y conformación de las proteínas que se adsorben en la superficie. [9] El efecto Vroman puede describir el comportamiento dependiente del tiempo de esta adsorción de proteínas. [9] Las proteínas adsorbidas en la superficie regulan la interacción y adhesión de las células inflamatorias. [9] Las proteínas depositadas permiten que las células inflamatorias se unan a través de integrinas . [9] La superficie del biomaterial también puede reclutar y activar proteínas del complemento . [9]
La composición y conformación de las proteínas adsorbidas en la superficie del implante es fundamental para la reacción del cuerpo extraño. Durante los primeros dos días, los neutrófilos son el principal tipo de célula que se deposita en la superficie del implante. Los neutrófilos liberan enzimas degradativas e intermediarios reactivos del oxígeno que dañan el implante. Las plaquetas de la interacción sangre-biomaterial liberan citoquinas inflamatorias que hacen que los monocitos y macrófagos se extravasen y migren al sitio del implante. [10] La desgranulación y liberación de histamina de los mastocitos recluta aún más macrófagos para el biomaterial. [10] Los macrófagos se adhieren a la superficie del biomaterial basándose en los depósitos de proteínas de la superficie y producen citoquinas que reclutan aún más macrófagos. [10] El granuloma de cuerpo extraño se forma cuando las células inmunes se acumulan en la superficie del biomaterial en un intento de eliminarlo. [8]
Los macrófagos adherentes en el sitio del implante pueden fusionarse formando una célula multinucleada llamada célula gigante de cuerpo extraño. [11] La formación de células gigantes de cuerpos extraños depende de las propiedades de la superficie del biomaterial y de la presencia de interleucina-4 e interleucina-13 . [11] Las células gigantes de cuerpo extraño liberan intermediarios reactivos de oxígeno , enzimas degradativas y ácido sobre la superficie del biomaterial. [11] Las células gigantes de cuerpos extraños también intentan hundir el biomaterial para su degradación. [11] Los macrófagos adherentes y las células gigantes de cuerpos extraños degradan los biomateriales y pueden provocar fallas en el dispositivo . [11] Las células gigantes de cuerpo extraño permanecen en la superficie del dispositivo implantado durante toda la vida útil del dispositivo. [11]
La respuesta de curación en etapa final es la encapsulación fibrosa del biomaterial. [12] Los macrófagos y las células gigantes de cuerpos extraños liberan citoquinas que atraen a los fibroblastos. Los fibroblastos crean una cápsula fibrosa de colágeno para separar el biomaterial del tejido circundante. [12] La cápsula fibrosa puede obstaculizar la función del dispositivo, como la difusión de fármacos para sistemas de administración de fármacos o la regeneración normal de tejido para implantes de ingeniería de tejidos . [12]
La formación de células gigantes del cuerpo extraño y la encapsulación fibrosa del dispositivo implantado pueden afectar el funcionamiento del dispositivo implantado y provocar su fallo. [13] Reducir la reacción al cuerpo extraño puede promover un mejor rendimiento y durabilidad del dispositivo. [13] Aunque muchos tipos de implantes no pueden escapar completamente de la reacción al cuerpo extraño, hay muchas formas de diseñar biomateriales para reducir la reacción al cuerpo extraño. [13] La reducción de la adsorción de proteínas inespecíficas es un método importante para prevenir la encapsulación fibrosa del implante. [13]
Las propiedades físicas de la superficie del implante, como el tamaño, la forma, la topología y la resistencia , influyen en la adsorción de proteínas y las interacciones de las células inmunitarias con el implante. [13] Generalmente, la rugosidad de la superficie induce una mayor adsorción de proteínas y desencadena una mayor respuesta inmune. [13] Se demostró que los implantes cilíndricos más gruesos en la escala milimétrica producen una mayor encapsulación fibrosa. [13] Sin embargo, puede no haber una relación absoluta entre la modificación del biomaterial y la respuesta asociada al cuerpo extraño, porque algunos biomateriales inducen intrínsecamente una respuesta al cuerpo extraño más fuerte que otros biomateriales. [13]
El biomaterial implantado se puede cargar con diferentes fármacos para realizar funciones antiinflamatorias o promover la angiogénesis para integrar aún más el implante con el huésped. [14] Se ha demostrado que la liberación sostenida de ciertos fármacos antiinflamatorios del biomaterial, como la dexametasona , aumenta la vida útil del implante al prevenir la inflamación y la fibrosis. [14]
Recubrir la superficie del implante con biomaterial biomimético puede reducir la reacción al cuerpo extraño y reducir la tasa de falla del dispositivo. [15] Los biomateriales que imitan la matriz extracelular pueden reducir significativamente la respuesta inflamatoria, así como reducir la formación de células gigantes de cuerpos extraños. [15]
El desarrollo de materiales que resistan la adsorción de proteínas, la encapsulación fibrosa o la formación de células gigantes de cuerpos extraños es importante para resistir la reacción del cuerpo extraño. [13] Los biomateriales comúnmente utilizados como el polietilenglicol y el polihidroxietilmetacrilato resisten la adsorción de proteínas inespecíficas, pero se degradan fácilmente en el entorno oxidativo in vivo . Por ello, los científicos buscan nuevos materiales que resistan intrínsecamente la reacción de un cuerpo extraño. [13]
Los polímeros zwitteriónicos se utilizan ampliamente en la modificación de superficies porque pueden inhibir la adhesión de proteínas no específicas. [16] Los hidrogeles zwitteriónicos también promueven la angiogénesis en los tejidos circundantes. [17] Los materiales zwitteriónicos comúnmente utilizados incluyen sulfobetaína , carboxibetaína y fosforilcolina . [13]
Los polímeros zwitteriónicos tienen la capacidad de reducir la adsorción inespecífica de proteínas y células en interfaces biológicas. Los recubrimientos zwitteriónicos se utilizan a menudo para minimizar los efectos negativos de la respuesta a cuerpos extraños en los dispositivos implantados y mejorar la biocompatibilidad del dispositivo. El mecanismo está relacionado con el equilibrio de carga superficial y la creación de una fuerte esfera de hidratación. [18]
Los recubrimientos zwitteriónicos se pueden unir covalentemente mediante métodos de "injerto a" e "injerto desde". Con los métodos de "injerto a", la superficie se modifica con el polímero después de la síntesis, mientras que con los métodos de "injerto desde", el polímero se sintetiza directamente sobre una superficie modificada. [18]
Se han utilizado varios métodos de "injerto" para unir covalentemente polímeros zwitteriónicos a superficies. El grupo de Anderson desarrolló una unión a la superficie mediante conjugación de polidopamina. [19] En este caso, el copolímero debe contener un grupo tiol. Nazarova y sus compañeros sintetizaron copolímeros de MPC con 2-metacrilamido-D-glucosa, N-vinilpirrolidona y N-vinil-N-metil-acetamida y los injertaron en la superficie de un biosorbente de fibra de carbono utilizando radiación γ. [20] Los copolímeros de MPC con metacrilato de trimetoxisililpropilo pueden curarse térmicamente y autorreticularse. [21]
Los alginatos se utilizan ampliamente por su bajo costo, baja toxicidad y adaptabilidad . [13] Sin embargo, la implantación únicamente de alginato provocará una reacción grave a un cuerpo extraño. [13] Hay algunas microesferas derivadas de alginato que contienen triazol que permanecen libres de depósito fibrótico en ratones, pero se requieren más estudios para explorar la relación entre los grupos de triazol y la respuesta inflamatoria. [22]
Los péptidos de polietilenglicol y los péptidos zwitteriónicos tienen funciones inmunomoduladoras que ayudan a resistir la reacción del cuerpo extraño. [13]
.jpg/1280px-Foreign_body_granuloma_(labeled).jpg)