SILVA COTE INGRID ZULAY (CO)
WANG JING; SUN BINBIN; TIAN LINGLING; HE XIAOMIN; GAO QIANG; WU TONG; RAMAKRISHNA SEERAM; ZHENG JINGHAO; MO XIUMEI: "Evaluation of the potential of rhTGF- B3 encapsulated P(LLA-CL)/collagen nanofibers for tracheal cartilage regeneration using mesenchymal stems cells derived from Wharton's jelly of human umbilical cord", MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING C, vol. 70, 1 January 1900 (1900-01-01), CH , pages 637 - 645, XP029780761, ISSN: 0928-4931, DOI: 10.1016/j.msec.2016.09.044
LIZARAZO-FONSECA LILIANA, MUÑOZ PRIETO EFRÉN, VERA GRAZIANO R, CAMACHO BERNARDO, SALGUERO GUSTAVO, SILVA COTE INGRID: "Andamios eletrohilados de poli(ɛ-caprolactona) /colágeno con uso potencial en regeneración de tejido cutáneo", CIENCIA EN DESARROLLO, vol. 10, no. 2, 1 January 2019 (2019-01-01), pages 197 - 208, XP055898457, ISSN: 0121-7488, DOI: 10.19053/01217488.v10.n2.2019.9841
KIM SU HEE, KIM SOO HYUN, JUNG YOUNGMEE: "TGF-β 3 encapsulated PLCL scaffold by a supercritical CO 2 –HFIP co-solvent system for cartilage tissue engineering", JOURNAL OF CONTROLLED RELEASE, vol. 206, 1 May 2015 (2015-05-01), AMSTERDAM, NL , pages 101 - 107, XP055898461, ISSN: 0168-3659, DOI: 10.1016/j.jconrel.2015.03.026
REIVINDICACIONES 1. Un andamio de poli(ℇ-caprolactona)-colágeno/TGF-β3, que comprende al menos: una capa inferior, una capa intermedia y una capa superior; en donde las capas superior e inferior son una membrana de policaprolactona (PCL) y colágeno; y la capa intermedia, está conformada por factor de crecimiento transformante (TGF-β3). 2. El andamio según la Reivindicación 1, en donde la PCL y el colágeno en la membrana están en una proporción entre 9:1 y 19:1. 3. El andamio según la Reivindicación 1, en donde el factor de crecimiento transformante (TGF-β3) se encuentra encapsulado e inmovilizado en una matriz. 4. El andamio según la Reivindicación 1, que además comprende una capa exterior de células seleccionadas entre progenitoras mesenqupimales, epiteliales y/o condrogénicas localizada sobre una de las capas superior o inferior. 5. El andamio según la Reivindicación 4 en donde dichas células de la capa exterior son células estromales mesenquimales (CEM). 6. El andamio según la Reivindicación 4 en donde dichas células de la capa exterior producen factores seleccionados entre factores angiogénicos, epiteliales, e inmunomoduladores. 7. El andamio según la Reivindicación 6 en donde dichas células de la capa exterior producen factores de crecimiento seleccionados entre HGF, FGFb, VEGF, PDGF-AA, TGF- β2, G-CSF y/o TGF-β1, quimiocinas seleccionadas entre RANTES, MCP-1, Eotaxin, IP-10, CXCL1, CXCL, CXCL5, CXCL6 y/o CXCL8, factores neurotróficos seleccionados entre NGF, NT3, NT4 y/o GDNF, citoquinas y factores de crecimiento hematopoyético seleccionados entre G-CSF, GM-CSF, LIF, IL-1α, IL-6, IL-8, IL-10 y/o IL-11 y factores angiogénicos seleccionados entre angiopoyetina 1, angiogenina, PLGF, trombospondina 2 y/o endostatina. 8. El andamio según la Reivindicación 1, en donde la membrana de las capas superior e inferior se caracteriza por los siguientes parámetros: diámetro de fibras de 200 a 400 nm; porosidad entre 55 y 75%; hidrofobicidad ángulo de contacto de 60 a 80° a 0 segundos y ángulo de contacto de 5 a 15° a 5 segundos. 9. Uso de un andamio según la Reivindicación 1 para reparación o regeneración de tejido. 10. Un método para la elaboración de un andamio de poli(ℇ-caprolactona)- colágeno/TGF-β3 según la Reivindicación 1, que comprende: a) preparar una solución polimérica de policaprolactona y colágeno (PCL/COL) en un solvente adecuado; b) electrohilar una capa de la solución polimérica obtenida en a); c) ubicar sobre la capa electrohilada de la etapa b) cápsulas de factor de crecimiento transformante (TGF-β3); d) electrohilar una nueva capa de solución polimérica de la etapa a) sobre la capa de cápsulas de la etapa c); e) opcionalmente, disponer una capa de células sobre una de las capas electrohiladas de las etapas b) o d). 11. El método de la Reivindicación 10 en donde la solución polimérica de la etapa a) comprende PCL/COL, en una relación entre 9:1 y 19:1, respectivamente, en una concentración de entre el 9 y 12 % p/v en el solvente. 12. El método de la Reivindicación 10 en donde el solvente adecuado se selecciona entre TFE, HFP, dimetilformamida, cloroformo, acetona. 13. El método de la Reivindicación 12 en donde el solvente adecuado es 2,2,2- trifluoroetanol (TFE). |
Tabla 1. Formulaciones de PCL/COL desarrolladas para la producción de andamios Para evaluar la influencia de la adición de colágeno en las membranas de PCL, adicional a las combinaciones mostradas en la Tabla 1 se hizo una solución de referencia de PCL sin colágeno, en concentraciones de 90mg/mL (9% p/v) y 120mg/mL (12% p/v) en TFE, las soluciones se mantuvieron bajo agitación magnética a 500 rpm por seis horas a temperatura ambiente. Para identificar las propiedades de los andamios obtenidos a partir de las formulaciones ejemplificadas en la Tabla 1, se caracterizaron las membranas PCL/COL obtenidas por medio de técnicas como (SEM), ángulo de contacto, (FT-IR), (XPS), (TGA), (DSC). La evaluación de las propiedades fisicoquímicas se muestra en los ejemplos siguientes. La caracterización de los andamios se llevó a cabo en función de cuatro aspectos generales, con el fin de identificar y establecer la influencia del colágeno en el soporte polimérico de PCL. El primero fue analizar las propiedades estructurales y morfológicas de los andamios, por medio de técnicas como espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR), análisis termogravimétrico (TGA), calorimetría diferencial de barrido (DSC), ángulo de contacto, espectroscopia de fotoelectrones emitidos por rayos X (XPS), microscopía electrónica de barrido (SEM) y propiedades mecánicas. El segundo fue evaluar la liberación del factor de crecimiento de las microcápsulas por medio del ensayo por inmunoabsorción ligado a enzimas (ELISA). El tercer aspecto fue determinar la viabilidad de los andamios con ensayo de citotoxicidad mediante prueba de resazurina y proliferación celular in vitro mediante el seguimiento por microscopía de fluorescencia y cuarto, se evaluó la funcionalidad del constructo mediante la producción de factores de crecimiento (transformante β, b-FGF, VEGF-A, HGF) y marcadores de diferenciación epitelial involucrados en los procesos de regeneración de tejido cutáneo de las células estromales mesenquimales de gelatina de Wharton (CEM-GW) estimuladas por los andamios, mediante tecnología Luminex®. Ejemplo 2: Evaluación de la morfología de las fibras La morfología de las membranas de PCL/COL y las membranas de PCL control se determinó mediante observación por microscopía electrónica de barrido (SEM) (JEOL-JSM-7600F). La Figura 2 enseña la morfología de las membranas de PCL, mientras que las Figuras 3A a 3H ilustran las membranas de PCL/COL. Las muestras se visualizaron utilizando aumentos entre 5000x y 10000x para determinar los diámetros de las fibras y estimular el tamaño de los poros mediante el software de análisis de imágenes. Por medio de las imágenes obtenidas por microscopía electrónica de barrido se definió el diámetro de fibra promedio y el porcentaje de porosidad para cada formulación del diseño de los andamios de PCL/COL, los resultados se resumen en la siguiente tabla:
Tabla 2. Resultados de diámetro de fibra y porosidad para las formulaciones de PCL/COL El uso de diferentes proporciones de colágeno con respecto a la PCL y diferentes porcentajes de peso total de la muestra, indicaron variaciones bajas entre los promedios de diámetro de fibra, encontrando que se pueden utilizar bajas concentraciones de colágeno a bajos volúmenes con un resultado similar. La reducción del diámetro de fibra evidenciado en las fibras del andamio de PCL/COL respecto al de PCL sin colágeno se atribuyen al uso una proteína que contiene grupos amida a lo largo de su conformación estructural, lo que hace que la conductividad de la solución aumente. Al aumentar la conductividad de la solución, se puede aumentar la inestabilidad de la flexión durante el electrohilado, por lo tanto, la trayectoria del chorro se hace más larga y se induce a un mayor estiramiento de la solución provocando la reducción del diámetro de la fibra. El aumento en las fuerzas de alargamiento y la mayor inestabilidad de flexión dieron como resultado fibras de menor diámetro con respecto a las fibras obtenidas con el polímero precursor (PCL). La porosidad mostro una tendencia inversa al diámetro de fibra, por lo cual, se puede inferir que, al disminuir el tamaño de la fibra, aumenta el porcentaje de porosidad del andamio y también su área superficial. Los andamios con menos volumen electrohilado presentaron un mayor porcentaje de porosidad, debido a que al electrohilar una mayor cantidad de solución se presenta un efecto de apantallamiento en las fibras, limitando los poros del andamio. Al disminuir el volumen de solución electrohilada aumenta la humectabilidad de los andamios, debido a que el medio de cultivo puede penetrar mejor en las fibras, esta afirmación se sustenta con el análisis de ángulo de contacto. La porosidad es un factor crucial en la fabricación de andamios con potencial aplicación en la reparación de tejidos, en tanto la naturaleza porosa es esencial para facilitar la infiltración y proliferación celular. Un alto grado de porosidad garantiza un intercambio suficiente de gas y nutrientes, para el mantenimiento celular y posterior curación de heridas. Las formulaciones que presentan un volumen de electrohilado de 0,3 mL, presentarán mejores características de proliferación y mantenimiento celular que las formulaciones con un mayor electrohilado. Es posible evidenciar que la técnica de electrohilado proporcionó un mecanismo para la producción de andamios fibrosos, con una alta porosidad, una amplia distribución de diámetros de poro, una alta relación de volumen por superficie de área y similitudes morfológicas con respecto a las fibras de colágeno que integran la matriz extracelular nativa (MEC). Particularmente, en el cuerpo humano la membrana basal es una estructura fibrosa de 40 a 220 nm, constituida por colágeno tipo IV y laminina, en donde los diámetros de fibra de los andamios de PCL/COL exhiben un acercamiento considerable a este valor con un promedio de diámetro de 299,8 nm ± 69,96 nm. Ejemplo 3. Ensayos de hidrofobicidad Se realizó estableciendo el ángulo tangente de una gota de líquido con una superficie sólida en la base. El ángulo de contacto de la caída de líquido sobre una superficie sólida, se define por el equilibrio mecánico de la caída bajo la acción de tres tensiones interfaciales: solido- vapor γsv, solido-liquido γsl y liquido-vapor γlv. Este equilibrio es conocido como la ecuación de Young. La interacción entre la gota y los andamios de PCL/COL y PCL se realizó utilizando el software Pinacle Studio y un goniómetro (Ramehart inc Modelo 100-07-00). Una gota de 2 µL de agua destilada se depositó sobre la superficie de los andamios y los ángulos se calcularon desde el contacto de la gota con el soporte en el software (ImageJ). La humectabilidad de la superficie es una propiedad importante de los biomateriales y puede afectar la adhesión, mantenimiento y proliferación de las células. El ángulo de contacto que se genera del contacto con el agua en el andamio se puede utilizar para evaluar la humectabilidad, por lo que para tener una idea del comportamiento que tendrán los andamios en un entorno fisiológico es importante conocer las características de mojado de las membranas, con el fin de garantizar la adhesión y proliferación celular. A continuación, se muestran los valores de ángulo de contacto para los andamios de PCL Y PCL/COL:
Tabla 3. Resultados de ángulo de contacto para las formulaciones de PCL/COL La mayoría de los polímeros sintéticos, incluida PCL, son hidrófobos debido a la baja presencia de grupos carbonilo en su cadena, mientras que los polímeros naturales como las proteínas (colágeno) son hidrófilos. Luego de combinar el colágeno con PCL, se observó que la gota de agua se absorbió dentro de los primeros 5 segundos de contacto con las fibras del andamio, dando como resultado un ángulo de contacto inferior a 60° a los 5 segundos, es decir, la adición de colágeno a la matriz polimérica de PCL, aporta al andamio grupos carboxílicos y grupos amida que reducen la hidrofobicidad del andamio hasta un 50% en el momento del contacto de la gota de agua con el andamio, convirtiendo a los andamios en superficies altamente humectables, parámetro de gran importancia para el cultivo celular. Se concluye entonces que la adición de colágeno a la PCL modificó la hidrofobicidad favoreciendo el cultivo celular debido a que los andamios presentaron ángulos de contacto menores a los 90°, considerándolos como superficies humectables. De acuerdo a lo anterior, los andamios que presentan un volumen más alto de solución electrohilada presentan un ángulo mayor, debido a que la permeabilidad de se ve reducida por el mayor número de fibras, evidenciando la resistencia de estos para ser humectados, resultado que se confirma con los porcentajes de porosidad calculados mediante microscopía electrónica de barrido. En cuanto a la cantidad de colágeno presente en las diferentes formulaciones, no se encontró evidencia que en los andamios con mayor proporción; la gota se absorbiera más rápido, lo cual infiere que el colágeno en pequeñas proporciones puede lograr cambiar la polaridad del andamio. Ejemplo 4. Análisis de pérdida de masa por TGA Este análisis permite realizar medidas para determinar la composición de los materiales y predecir su estabilidad en un intervalo de temperaturas definido para cada tipo de material, siendo útil para caracterizar materiales que presentan pérdida o ganancia de peso debido a la descomposición, oxidación o deshidratación. Las transiciones térmicas de los andamios se determinaron en un equipo TGA Q5000 de TA Instruments, se colocaron aproximadamente 5 mg de muestra y se sometió en un rango de temperaturas, que comprendieron desde la temperatura ambiente (Estimados inventores, especificar en grados centígrados a que equivale este valor) hasta 250ºC con una velocidad de calentamiento de 10 ºC/min bajo la atmósfera de N 2 . La determinación de las energías y temperaturas de transición se llevó a cabo utilizando el software TA Universal Analysis. Los resultados se analizaron para cada pérdida de masa en cada material, en donde la curva TGA de la matriz de control de PCL muestra que la temperatura de descomposición de la PCL se evidenció a los 346,02 °C con una pérdida de masa del 93,54%, mostrando la degradación térmica de una sola etapa. El termograma del colágeno exhibe una pérdida de peso en varias etapas, la primera de 42,71 °C que corresponde a la perdida de agua adquirida por hidratación de las fibras de colágeno, cuya masa representa un 3,38%, y la segunda a los 137,63°C correspondiente a la perdida de agua ligada a la molécula de colágeno y ruptura de cadenas polipeptídicas con una pérdida de masa del 12,26%, la degradación del colágeno tipo I es aproximadamente a partir de los 210 °C. Para el colágeno utilizado, la descomposición se dio sobre los 246,85°C, correspondiente a la degradación de los grupos orgánicos de la molécula, alrededor de un 42,25% de la masa total de la muestra. La masa restante se termina de degradar cerca de los 520°C dejando un residuo del 17,26%. Tabla 4. Resultados del análisis de estabilidad térmica para las formulaciones de PCL/COL Los termogramas de TGA el andamio de PCL mostró una línea continua hasta alcanzar la temperatura de descomposición. Las fibras de PCL/COL, en cambio, presentaron una pérdida de peso progresiva antes de la temperatura de descomposición y una disminución en la temperatura de degradación en los andamios de PCL/COL, atribuida a la liberación de moléculas de agua de las fibras y la descomposición del colágeno. Los andamios PCL/COL 6 y 8 presentan una mayor temperatura de desnaturalización debido a que comprenden una mayor concentración de polímero sintético, asemejándose a la temperatura de degradación de la PCL. En el caso de los andamios PCL/COL 4 y 6 que presentan una mayor concentración de colágeno, se evidencia la reducción en la pérdida de masa sobre la temperatura de descomposición, debido a la eliminación de sustancias volátiles aportadas por el colágeno en los andamios. En las etapas de descomposición en el análisis de TGA se observó que las señales para PCL y colágeno no fueron constantes para todas las mezclas, pero varían en un pequeño grado y sugieren la interacción entre colágeno y PCL, por lo que la propiedad térmica de una podría verse afectada por la otra. Sugiriendo que la razón de las variaciones en las propiedades térmicas se deba por una posible interacción de los grupos amida de colágeno con grupos carboxilo de PCL. Ejemplo 5. Análisis de grupos funcionales por FT-IR Con el fin de confirmar una posible interacción de la PCL con el colágeno, las matrices electrohiladas obtenidas de diversas combinaciones de colágeno y PCL se sometieron a análisis FT-IR. La caracterización de los grupos funcionales de los andamios se determinó en el equipo Nicolet 6700 Thermo Scientific utilizando espectroscopia infrarroja con una transformada de Fourier con reflexión total atenuada, en donde la muestra se caracterizó utilizando un rango de medición de 4000 a 500 cm -1 a temperatura ambiente. Para el colágeno tipo I usado en la elaboración de los andamios, las vibraciones de estiramiento de NH, las vibraciones de CH2, las vibraciones de C=O de los enlaces de amida, las vibraciones de flexión de -NH, las vibraciones de flexión de CH2 y las vibraciones de C- N pueden observarse respectivamente en 3309, 2938, 1724, 1548, 1375 y 1292 cm -1 . Los picos observados para PCL solo a 2940 y 2865 cm -1 se deben a vibraciones de CH 2 , la señal intensa a 1728 cm -1 corresponde a las vibraciones de C=O, a 1452 cm -1 vibraciones de flexión de CH 2 y a 1240 C-O-C vibración de tensión asimétrica, que sugieren que el proceso de electrohilado no modifica la composición. Con respecto a los espectros FT-IR de las diferentes formulaciones de PCL/COL realizadas, la señal de intensidad disminuida con respecto al FT-IR del PCL, observada a 1724 cm -1 se atribuye a la disponibilidad reducida de C=O de PCL en la interacción con el colágeno, las vibraciones de C=O observadas a 1630 cm -1 sugieren que las fibras de colágeno están bien dispersas y como resultado los enlaces de amida pueden estar altamente deslocalizado en el grupo C=O adyacente. Los ligeros cambios en las señales de los espectros de FT-IR con respecto al PCL, evidencian las interacciones que ocurren entre el colágeno y la PCL durante el proceso de electrohilado del siguiente modo: Tabla 5. Señales de FT-IR para las formulaciones de PCL/COL y PCL El estado de la técnica sugiere el uso de alta concentración de colágeno para lograr identificar la presencia de los grupos nitrogenados en el andamio, sin embargo, en la presente invención se logró determinar que las relaciones bajas de polímero natural frente al polímero sintético pueden lograr resultados similares, disminuyendo costos de producción de los andamios. Ejemplo 6. Análisis de transiciones por DSC Para la determinación de transiciones térmicas de los andamios las muestras fueron secadas en un desecador con una bomba de vacío marca VacuuBrand modelo RZ 2,5. Luego se colocaron alrededor de 10mg de muestra, en un equipo TA Instruments DSC Q100. Para la muestra de PCL y una de PCL/COL 19:1 al 12% en solución THF se hizo un ciclo de -50°C a 150°C regresando a -50°C con una velocidad de calentamiento de 20°C/min bajo una atmosfera de N 2 , para las demás muestras se utilizó una rama de calentamiento de 25°C hasta 150°C. Para el análisis de las transiciones de la PCL se realizó un ciclo de calentamiento del PCL, que iba desde los -60 °C hasta los 150 °C y uno de enfriamiento desde los 150 °C nuevamente hasta -60 °C, arrojando valores de temperatura de cristalización (Tc) de 32,39°C, temperatura de fusión (T m ) de 57,42°C y temperatura de transición vítrea (T g ) de 59,53°C. Para el colágeno, dado que este se puede deshidratar o desnaturalizar cuando se calienta, los picos endotérmicos característicos en el termograma de DSC se evidencian a los 79,50 °C debido a la eliminación de agua libre, con un alto valor de entalpía 119,7 J/g y una segunda señal cerca de los 186,51 °C con una entalpía de 85,14 J/g, estas señales a menudo se han denominado temperatura de deshidratación del colágeno (TDcol). Los andamios de PCL/COL mostraron mayor estabilidad en comparación con el colágeno natural. En el análisis por DSC de las diferentes mezclas del andamio, los picos alrededor de 57,42 ºC corresponden al punto de fusión de PCL y los picos alrededor de 186,51 ºC corresponden a la fusión (desnaturalización) del colágeno. En las curvas correspondientes a diferentes relaciones de PCL/COL se observó enmascaramiento de la desnaturalización del colágeno, lo cual puede ser debido a la alta proporción de PCL en los andamios. Estos resultados confirman los encontrados en el análisis de TGA, debido a que no hubo pérdida de peso evidente, hasta 155 °C, pues la desnaturalización del colágeno no produce sustancias volátiles, que podrían afectar la masa del residuo. Adicionalmente, se calculó el porcentaje de cristalinidad (Xc) de los andamios de PCL/COL y PCL mediante la siguiente ecuación: El porcentaje de cristalinidad de los andamios de PCL/COL se ve afectado por la concentración de colágeno presente en las fibras, así, el porcentaje de cristalinidad de la PCL/COL es menor que la del andamio PCL y para los andamios de PCL/COL 19:1 la cristalinidad fue superior que los andamios 9:1, tal y como se evidencia a continuación: Tabla 6. Punto de fusión, entalpía y porcentaje de cristalinidad para las formulaciones de PCL/COL y PCL El porcentaje de cristalinidad (Xc) de los andamios está relacionada con el rápido proceso de solidificación del electrohilado, ya que este proceso dificulta el desarrollo de la cristalinidad, porque las cadenas no tienen tiempo suficiente para formar cristales. Un alto porcentaje de cristalinidad afecta la adhesión celular debido a que las células presentan preferencias sobre superficies amorfas. La baja variabilidad entre los porcentajes de cristalización entre el polímero puro y el polímero en combinación con colágeno se deben a la diferencia en la velocidad de inyección en la obtención de las fibras, en el caso de la solución de PCL se utilizó un flujo mayor, este flujo hace que se disminuya el tiempo de recristianización del polímero antes de la formación de las fibras. Por ejemplo, en una modalidad los valores de entalpia (∆Hm) fue de 63,35 J/g, temperatura de fusión (Tm) de 57,31 °C y porcentaje de cristalinidad (Xc): 45,41 %. Ejemplo 7. Análisis de la superficie del andamio mediante XPS Las mediciones de espectroscopia de fotoelectrones emitidos por rayos X (XPS) constituyen una herramienta para monitorear los cambios en la superficie que aparecen después de varios tratamientos físico-químicos, por lo tanto, se empleó como técnica para la caracterización química superficial de los andamios de 2 a 3 nm de profundidad. Se realizaron en un microscópico de fotoelectrones VG-ESCALAB usando una fuente de rayos X monocromática de Mg (h = 1253,6 eV). Los espectros se obtuvieron con un paso constante de energía E0 = 50 eV con un ángulo de despegue de electrones de 45°con respecto a la superficie normal. El análisis de deconvolución de espectros se realizó con el software Origin 9®. Se analizó la superficie de los andamios con el fin de conocer las moléculas presentes en la superficie que hace que se adhieran las células a los andamios. Para el espectro de PCL puro se detectaron las señales de C1s y O1s, en el caso de C1s se presentaron cuarto señales (C-C/C-H a 284,6 eV, C-O a 285,7 eV, O-C-O a 287,5 eV O- C=O a 288,7) y para O1s dos señales (*O-C=O a 533,1 eV y O-C=O* a 531,7 eV) las cuales corresponden al análisis XPS reportado en la literatura para la PCL. Así entonces de acuerdo con los resultados obtenidos por XPS, se confirma que el proceso de fabricación de los andamios no genera ningún cambio en la superficie del material, con lo que podemos garantizar que la adhesión celular se está produciendo en el material polimérico utilizado. Como se muestra a continuación, los resultados de XPS de andamios de PCL/COL mostraron una señal atribuida a N 1s, para el andamio que presenta mayor proporción de colágeno (PCL/COL 4) lo cual confirma la presencia de colágeno en la superficie del andamio, para las demás combinaciones el colágeno es indetectable debido a la proporción tan elevada de PCL con respecto a la proteína, infiriendo que la proteína no se ubica en la superficie de los andamios. Tabla 7. Señales C 1s y O 1s para las formulaciones de PCL/COL Ejemplo 8. Propiedades mecánicas del material La resistencia a la tracción de las nanofibras electrohiladas se determinó utilizando una máquina universal de prueba de tracción INSTRON 5500R (Instron Inc., MA, EE. UU.), utilizando celda de carga de 500 N a una velocidad de cruceta de 10 mm/min [0,4 pulg/min] sobre la muestra. Los andamios se evaluaron mediante tensión uniaxial según la norma ASTM D1708, en donde el módulo de Young de las muestras se estimó a partir de la pendiente de la curva de descarga en la región de carga máxima. Los experimentos se realizaron por triplicado y los resultados fueron reproducibles en cada espécimen. Los andamios de PCL y PCL/COL se evaluaron mediante tensión uniaxial según ASTM D1708. A continuación, se evidencian los valores para módulo de Young y el porcentaje de deformación obtenidos para los diferentes andamios: Tabla 8. Resultados de módulo de Young y porcentaje de deformación para las formulaciones de PCL/COL y PCL Debido a la formación de estructuras porosas (parámetro importante en el intercambio de nutrientes en los estudios biológicos) la técnica de electrohilado disminuye significativamente las propiedades mecánicas de los materiales, por ejemplo, un andamio de PCL de 80kD obtenido por extrusión puede llegar a presentar un módulo de Young de 190±6 MPa frente al 22,634±2,484 encontrado para la membrana electrohilada de PCL. Para las formulaciones desarrolladas en la presente invención se encontró que aquellos andamios que contienen colágeno presentan disminución en el módulo de Young en comparación con los andamios de PCL, esto es debido a que los andamios de PCL presentan fibras más gruesas y menor área de poro, que incide directamente en esta propiedad, además de las posibles interacciones electrostáticas que se generan entre la proteína y las cadenas poliméricas del poliéster que disminuyen la resistencia a la deformación, ya que las proteínas no presentan grandes propiedades mecánicas. Los andamios de PCL/COL con un volumen electrohilado mayor presentaron módulos de Young con un incremento leve debido a que al tener mayor volumen de solución el número de fibras presente es mayor y por ende se reduce la porosidad, generando andamios con un grado mayor de tenacidad. En cuanto a la cantidad de colágeno no se evidenciaron diferencias significativas en los módulos de Young, infiriendo que se pueden usar la concentración más baja de colágeno sin representar un cambio significativo con las membranas de mayor concentración. En cuanto a la concentración en peso del andamio, los del 12% en peso total presentaron módulos de Young más altos debido al incremento del PCL en la membrana. El comportamiento elástico con posterior deformación sin formación de cuello fue un comportamiento evidente en la prueba esfuerzo vs deformación, ya que no se observó reducción del área trasversal antes de la rotura. El polímero puro PCL y los andamios que contienen colágeno presentan módulos de Young y esfuerzo final notablemente inferior en algunos casos hasta la tercera parte del módulo de Young del andamio de PCL, esto también puede ser producto de las posibles interacciones electrostáticas generadas entre la proteína y las cadenas poliméricas del poliéster que vuelven los andamios menos tenaces, ya que las proteínas no presentan grandes propiedades mecánicas. Los porcentajes de deformación antes de la rotura sobrepasan el 100% de deformación valores que llegan hasta el 171% de deformación, atribuido a los diámetros de fibra de los andamios ya que al estar en tamaños submicrométricos y presentar área de poro mayores al 50% se puede presentar un reordenamiento de las fibras debido a la tensión ejercida que le confieren al material la posibilidad de elongarse sin generar roturas. Los andamios de polímeros naturales a menudo tienen malas propiedades mecánicas y aunque los andamios de polímeros sintéticos tienen propiedades mecánicas mejoradas, no poseen afinidad biológica inherente. Por lo tanto, las membranas compuestas de polímeros sintéticos y naturales generan un andamio con una combinación óptima de integridad mecánica y función biológica. La medición del módulo de Young de los andamios es un parámetro vital para estimar la semejanza a las características de la piel, por lo tanto, para establecer una comparación con las propiedades de la piel, la siguiente tabla reporta los valores como módulos de Young de la piel encontrados en la literatura:
Tabla 9. Módulos de Young de la piel Según los valores de módulo de Young o elasticidad obtenidos para los andamios de PCL/COL se pude inferir que los andamios presentan propiedades elásticas con valores similares a los reportados para diferentes zonas de la piel, por lo cual los andamios de PCL/COL se podrían catalogar como un buen candidato para ser usados como reemplazo dérmico. Ejemplo 9. Ensayo de adhesión celular Se evaluó la citocompatibilidad de los andamios, midiendo la adhesión celular de las células de la capa exterior sembradas sobre una de las membranas PCL/COL del andamio, por ejemplo, células estromales mesenquimales de gelatina de Wharton humanas GFP (CEM- GW), para lo cual, se sembraron CEM-GW transducidas con proteína verde-fluorescente (CEM-GW-GFP) y wild-type (CEM-GW). La evolución de la adhesión celular de CEM-GW-GFP sobre los andamios de PCL/COL con andamios de PCL puro se realizó mediante microscopía fluorescente invertida a las 24 h, 48 h, 15 días y 22 días para el primer ensayo y 24h, 48h, 72h, 96h y 120h para el segundo ensayo. La proliferación de células CEM-GW sembradas en los andamios se evaluó utilizando un ensayo de viabilidad y proliferación celular de resazurina (Sigma-Aldrich, St Louis, MO, EE. UU.). Las CEM-GW se sembraron en una densidad de 5x10 4 células sobre los andamios de 1 cm diámetro en una placa de 24 pozos. Se permitió que las células se adhirieran durante 24 horas, después de las cuales el medio se cambió por 500 µl de una solución al 10% de resazurina en medio de cultivo fresco. Después de incubar las células durante 3 horas, se midieron alícuotas de 100 µL usando un lector de microplacas (Synergy; BioTek, EE. UU) a 450 y 570 nm y la absorbancia de fondo se midió a 450 nm. Los datos se representaron como la media ± la desviación estándar. La significancia estadística fue probada usando una prueba t de Student, y las diferencias se consideraron significativas si p < 0,05. Después de 1, 3, 6, 9, 12 días de cultivo, se evaluó la actividad rédox en el citosol de las células viables mediante la reducción de la resazurina, tal y como se evidencia en la Figura 5. La determinación de la viabilidad de las células mantenidas en cultivo in vitro supone un requisito necesario, si se tiene previsto llevar estos andamios a una implantación in vivo. Con el fin de seleccionar el andamio con mejor formulación para la adhesión, mantenimiento y proliferación de las CEM-GW, se realizó un monitoreo del cultivo de CEM-GW GFP sobre los andamios, in vitro. Se analizaron imágenes de fluorescencia de los andamios en cuatro tiempos (24h, 48h, 15 días y 22 días) y se comparó morfología y confluencia de las células en los andamios de PCL y PCL/COL. Las formulaciones que contenían colágeno (particularmente PCL/COL 1 y PCL/COL 2), evidenciaron una respuesta positiva de adhesión celular, las células a las 24h presentaban una morfología fibroblastoide propia de las CEM-GW, además a lo largo del periodo del cultivo las células proliferaron de forma gradual sobre el andamio. Para las demás formulaciones PCL/COL 3 a PCL/COL 8 las células a las 24h, tenían morfología circular, que indica que las células presentaban problemas para la adhesión al andamio, luego de las 48h las células toman la morfología fibroblastoide y se evidencia su proliferación en el tiempo. Para el caso del andamio de PCL las células a las 24h, tenían morfología circular, que indica que las células presentaban problemas para la adhesión al andamio, atribuido a la hidrofobicidad del material. Ejemplo 10. Análisis estadístico Se analizó el diseño estadístico 2 3 , con el fin de determinar si la asociación entre cada una de las variables respuesta obtenidas experimentalmente (grado de adhesión celular por medio del seguimiento por microscopía de fluorescencia de las CEM-GW, diámetro de fibra y porcentaje de porosidad obtenidos por medio del análisis de la imágenes de microscopía electrónica de barrido SEM, y ángulo de contacto determinado en un goniómetro) y cada variable incluida en el modelo (volumen electrohilado, proporción y concentración) son estadísticamente significativas. Se comparó el p-valor de cada una de las variables respuesta con el nivel de significancia para evaluar la hipótesis nula. La hipótesis nula corresponde a que el coeficiente del término es igual a cero, lo que implica que no hay asociación entre las variables y la respuesta. Mediante el software estadístico R se analizó el modelo estadístico contemplado al inicio del estudio, en la siguiente tabla se muestran las variables de diseño frente a las variables respuesta obtenidas experimentalmente.
Tabla 10. Relación entre las variables de estudio y las variables respuesta del diseño estadístico para las formulaciones de PCL/COL Para los valores de grado de adhesión, el coeficiente de determinación del modelo fue de R 2 0,8452, este valor infiere que la variable respuesta se ajusta al modelo de estudio, indicando el grado de relación que existe entre la varianza de la regresión del modelo y la varianza de la variable respuesta. Con nivel de significancia de 0,01541 se rechaza la hipótesis nula y se afirma que existe una asociación entre las variables y la respuesta del estudio, en este caso la variable que más presenta significancia en la respuesta es la concentración total del andamio, indicando que los andamios de menor concentración total favorecen la adhesión celular en los andamios. Para los valores de diámetro de fibra, el coeficiente de determinación del modelo fue de R 2 0,6399, valor que se aleja de la linealidad del modelo, por lo cual se infiere que la variable respuesta no tuvo un buen al modelo de estudio. Con un nivel de significancia de 0,2216 se acepta la hipótesis nula que supone que no existe una asociación entre las variables y la respuesta del estudio, infiriendo que la variable de diámetro de fibra es independiente a los parámetros del modelo de estudio. Respecto al porcentaje de porosidad, el coeficiente de determinación del modelo fue de R 2 0,9171, este valor indica que la variable respuesta se ajusta al modelo de estudio. La variable de estudio que más que más afecta la variable respuesta es volumen de solución electrohilada indicando que los volúmenes más bajos de solución permiten un mayor porcentaje de porosidad en el andamio. Con nivel de significancia de 0,01253 se rechaza la hipótesis nula y se afirma que existe una asociación entre las variables y la respuesta del estudio. Para el valor de ángulo de contacto, el coeficiente de determinación del modelo fue de R 2 0,8112 este valor sugiere que la variable respuesta se ajusta al modelo de estudio. En los niveles máximos de volumen de solución electrohilada y concentración total del andamio se presenta un incremento en el ángulo de contacto presentó un nivel de significancia de 0,04245 se rechaza la hipótesis nula y se afirma que existe una asociación entre las variables y la respuesta del estudio. Ejemplo 11. Evaluación de la eficiencia de encapsulación de las cápsulas cargadas con TGF-β3 El TGF-β3 es una proteína susceptible de perder su actividad con cambios de pH o temperatura leves. Buscando una estrategia de liberación que minimizara el riesgo de desnaturalización de la proteína y que garantizara la presencia de la proteína por más tiempo se desarrolló la obtención de cápsulas mediante gelificación iónica por extrusión a partir de alginato de sodio debido a su bioseguridad y su inercia hacia proteínas encapsuladas. Las cápsulas de alginato de calcio obtenidas por el método de extrusión presentaron un tamaño promedio de 1,56 mm ± 0,66 mm, el tamaño de las cápsulas es proporcional al calibre de la jeringa utilizado, las cápsulas mostraron una superficie lisa, uniforme con un fe 0,03 ±0,002 que las catalogan como cápsulas con alto factor de esfericidad. La distribución de tamaño uniforme y la alta esfericidad de las cápsulas se puede atribuir al control de las variables del proceso de gelificación iónica: concentración de la solución de alginato, distancia de caída de la gota y tiempo de inmersión en CaCl 2 . El alginato es un polisacárido aniónico, mientras que el factor de crecimiento transformante β3 presenta carga positiva, el cual puede interactuar electrostáticamente con la cadena del polímero, permitiendo que el factor quede físicamente inmovilizado en las cápsulas del polisacárido. Esta interacción química garantiza la conservación de las propiedades biológicas del factor al someter las cápsulas a agentes ambientales o cambios de temperatura. La membrana permeable de las cápsulas y la degradación del polímero permitió que el factor de crecimiento inmovilizado se solubilizara en medios polares y se liberara en el tiempo. Se analizó el total de proteína en el sistema para inferir la cantidad que debería estar presente en cada cápsula de alginato de calcio, para lo cual se suspendieron 500 ng de TGF- β3 en 200 µL de solución de alginato de sodio, luego de la gelificación iónica se calculó que por cada 200 µL de solución se obtienen 40 cápsulas de alginato de calcio que contienen 12,5 ng de TGF- β3 por cada cápsula. Se adicionaron 5 cápsulas por cm 2 de andamio, obteniendo una concentración teórica de 62,5 ng de TGF- β3 por andamio. Se cuantifico la cantidad encapsulada de TGF- β3 en las cinco cápsulas por medio de cuantificación por ELISA, adicionando ácido cítrico a un pozo generando la ruptura de las cápsulas y cuantificando la cantidad total del factor en la solución, obteniendo este valor experimental y conociendo el valor teórico. La eficiencia de encapsulación (%EE) mediante la siguiente ecuación: Ejemplo 12. Adición de las cápsulas cargadas de TGF-β3 en los andamios de PCL/COL Luego de evaluar las características descritas en el Ejemplo 10 y la viabilidad celular se escogió la formulación PCL/COL 1 para para hacer la adición de las microcápsulas cargadas del factor de crecimiento transformante TGF-β3 y evaluación de la adición de las cápsulas cargadas con TGF-β3 en el andamio. Ejemplo 13. Método de obtención del andamio PCL-COL/ TGF-β3 Para los efectos de la presente invención el andamio ejemplificado a continuación se encuentra con el factor de crecimiento transformante (TGF-β3) encapsulado. a- Electrohilado de la membrana: Se disolvieron los polímeros en trifluoroetanol a una concentración de 9% de peso total de los polímeros en la solución, donde 19 partes corresponden a PCL y 1 parte a COL. La solución se agitó magnéticamente a 500 rpm durante 6 horas a temperatura ambiente. Cada solución se cargó en jeringas de 10 mL con aguja de punta roma con diámetro interno de 0,8 mm y se incorporó en el sistema de inyección (inyector NE modelo 4000 Syringe Pump Company) del equipo de electrohilado (fuente de alimentación HV 350R Unlimited Company Amherst). Para las soluciones de poli ℇ-caprolactona/Colágeno (PCL/COL) se aplicó un voltaje de 19 Kv, una distancia de la aguja al colector de 15 cm y un flujo de 0,6 mL/h. También se fabricó un andamio control de solo policaprolactona, para ello a la solución de PCL al 9 %, se aplicó un voltaje de 19 KV, una distancia de la aguja al colector de 15 cm y se aumentó el flujo 1 mL/h debido al cambio de viscosidad que presentan la solución. Se utilizó un colector de cobre de 10x10 cm recubierto con aluminio.Transcurrido el tiempo de homogenización de los polímeros en la solución, esta se cargó en una jeringa de 10 ml y se incorporó en el sistema de inyección del equipo de electrohilado. Las matrices poliméricas se obtuvieron a 19 Kv, 15 cm de distancia de la aguja al colector y un flujo constante de la solución de 0.6 mL/h. El proceso de electrohilado se llevó a cabo a temperatura ambiente con valores de humedad entre 50 y 55%. Los andamios se secaron al vacío durante 24 horas para eliminar posibles remanentes de solvente en las fibras. b- Encapsulación: Para la encapsulación se generaron tres soluciones: - Solución de alginato de sodio (sal sódica de ácido algínico de algas pardas Sigma-Aldrich) (2% p/v): Se disolvieron 0,20 g alginato de sodio en 10 mL de agua ultra pura, esta solución se dejó bajo agitación magnética a 500 rpm durante 3 horas a 30°C, luego la solución homogénea se esterilizó por filtración en filtro de 0,45µm. - Solución de TGF-β3 (Sigma-Aldrich): se adicionaron 50µL de PBS que contenía 1% de BSA como proteína portadora a 500 ng para reconstituir el factor de crecimiento que se encuentra liofilizado, esta solución se agitó a 100 rpm por 10 min. - Solución de cloruro de calcio (Sigma-Aldrich) (3% p/v): se disolvieron 6 g de CaCl 2 en 200 mL de agua ultra pura esta solución se dejó bajo agitación magnética a 500 rpm durante 30 minutos a temperatura ambiente. Las soluciones anteriores se almacenaron a 4°C previo a su uso, con el fin de evitar la desnaturalización del factor de crecimiento en la fabricación de las cápsulas. Las cápsulas de alginato de calcio cargadas de TGF-β3 se obtuvieron por el método de extrusión como se describe a continuación: Se mezclaron 50µL de solución de TGF-β3 con 200 µL de solución de alginato de sodio a 100 rpm por 30 min, esta solución se resuspendió varias veces para garantizar la completa homogenización. La suspensión espesa mixta se dejó caer a través de una aguja de 30G en un vaso de precipitados que contenía 100 mL de solución de CaCl2 que estaba bajo agitación magnética constante. Las cápsulas se formaron instantáneamente cuando la solución de alginato entró en la solución de CaCl 2 , se mantuvo la agitación por 30 min. Finalmente, se retiró el exceso de solución CaCl 2 , lavando las cápsulas con solución salina 0,9% tres veces y se almacenaron en PBS 1X hasta su uso. La eficiencia de encapsulación (%EE) de TGF-β3 en las cápsulas de alginato de calcio fue calculada mediante la siguiente ecuación: Donde m e corresponde a la cantidad de TGF-β3 encapsulado (dato obtenido generando el rompimiento de las cápsulas en suspensión y cuantificando la cantidad de factor liberada), y mT es la cantidad de TGF-β3 adicionada a la solución de alginato de sodio. Datos mostrados en el Ejemplo 11. c- Inmovilización de las cápsulas de factor en las membranas de PCL/COL: Para la introducción de las cápsulas de alginato de calcio cargadas con TGF-β3 en los andamios, se utilizó un montaje de electrohilado vertical, en donde primero se electrohila 250 µL de una capa de solución polimérica, se ubican las cápsulas de 1,5 mm de diámetro sobre dicha membrana y se electrohila una nueva capa de 50 µL de solución polimérica, en donde las cápsulas quedan inmovilizadas en el andamio, en forma de sánduche. Los andamios se almacenaron en cámara húmeda a 4°C. d- Disposición de la capa externa de células: Finalmente, a través de la siguiente metodología se cultivaron CEM-GW sobre el andamio: Se irradiaron los andamios con rayos gamma con el fin de eliminar posibles patógenos presentes en las fibras. Simultáneamente, las CEM-GW en pase 4 se sembraron en frascos de cultivo T75 hasta alcanzar un 70 - 80% de confluencia. El desprendimiento de células adherentes se logró mediante una incubación de 5 minutos en tripsina al 0,05% - solución de EDTA al 0,25%, a 37ºC. Luego, las células se centrifugaron y el sedimento se suspendió en medio de cultivo fresco. Después, las células se sembraron sobre los andamios a una densidad de 5 x10 4 células/cm 2 andamio. Se observó adherencia y morfología celular durante el experimento, utilizando células transducidas con proteína verde-fluorescente (CEM-GW-GFP). La evolución de la adhesión celular de CEM-GW-GFP sobre los andamios se realizó mediante microscopía fluorescente invertida a los 24 h, 48 h, 15 días y 22 días y para el ensayo de liberación de factores 24h, 48h, 72h, 96h y 120h. Ejemplo 14. Perfil de liberación de TGF-β3 en las cápsulas de alginato y en el andamio de PCL/COL La cantidad de TGF-β3 liberado en el tiempo se cuantificó por medio del método ligando a enzima ELISA, con el fin de estimar el porcentaje de TGF-β3 liberado para cada tiempo con los datos experimentales obtenidos de la cuantificación. Una vez obtenida la cantidad de proteína en cada caso, se determinó la cantidad de este que se libera en cada tiempo. Los cálculos se realizaron utilizando la siguiente expresión: Donde: m(L): masa de TGF-β3 liberada por las cápsulas. m(C): masa de TGF-β3 en las cápsulas. % Proteína liberada: TGF-β3 liberado por las cápsulas.
Tabla 11. Perfil de liberación de TGF-β3 sobre el andamio PCAT vs cápsulas de TGF-β3 Se evaluó la liberación en el tiempo de las cápsulas infiltradas en el andamio (PCAT) y las cápsulas directamente en el sistema de liberación (cápsulas+TGF-β3). Así como se evidencia en la Figura 4 el TGF-β3 encapsulado e incorporado en el andamio (PCAT) tuvo una duración en su liberación de 8 días, mientras que las cápsulas en suspensión mostraron una liberación del factor en 5 días, por lo que dichos resultados sugieren una ampliación en el tiempo de disponibilidad del factor incorporado al andamio. Estas diferencias en el tiempo de liberación se pueden atribuir a que las perlas en el sistema PCAT presentan un refuerzo adicional, otorgado por las fibras de PCL/COL que recubren la perla, mientras que, para el sistema de las cápsulas en suspensión, la agitación constante del sistema de liberación y los regulares cambios de medio hacen que las cápsulas se debiliten y presenten posibles daños físicos. Es bien sabido que los sistemas de liberación controlada deben tener una dosis máxima apropiada para el tejido donde se va a hacer el implante. Estudios alrededor del tema sugieren que para las terapias in vivo en reparación de tejido conectivo, las cantidades de TGF-β3 puede estar dentro de un amplio rango de dosis desde 50-250 ng o 100 ng/mL hasta 5 µg/m. Sin embargo, la aplicación de dosis altas (> 900 ng/mL TGF-β3) se ha asociado con efectos secundarios como, por ejemplo, inflamación y erosión del tejido. Por lo tanto, se evaluó la dosis máxima de TGF-β3 liberada para el andamio PCAT, la cual fue de 42745,13 ± 2525,90 pg/mL, que en comparación con las cápsulas que fue de 35924,34 ± 3108,19 pg/mL, los dos sistemas presentaban la misma cantidad de cápsulas, las diferencia entre las concentraciones se atribuye principalmente a la variabilidad del factor contenido en cada cápsula. Luego de realizar los tres ajustes lineales consolidados en la siguiente tabla, se evidencia que los puntos experimentales que muestran un mayor ajuste a una línea recta, y que el valor del factor de correlación R 2 próximo a l corresponde a n= 0. Tabla 12. Cinética de liberación del TGF-β3 Por lo tanto, la cinética de liberación es de orden 0 y la constante cinética es la siguiente: /7í5^ Para el andamio con cápsulas infiltradas en el andamio y /7í5 Para las cápsulas en suspensión. Lo que sugiere que para el sistema PCAT en un día se libera el 11,37% del total de TGF-β3 y para las cápsulas cargadas de TGF-β3 se librera 20,11% diario del total de TGF-β3 encapsulado. La cinética de liberación de orden cero se refiere a la posibilidad de prolongar la presencia de la proteína sin aumentar la dosis en el tiempo. En una dosificación tradicional, tras la administración de una dosis de proteína, la concentración alcanza un máximo a partir del cual esta disminuye hasta que la proteína haya sido utilizada por completo. En vista de lo anterior, la encapsulación en alginato de calcio resultó ser una metodología adecuada en la entrega controlada del factor de crecimiento en el tiempo, el uso de un soporte polimérico para adicionar las cápsulas ayuda a preservar por más tiempo la liberación del factor, principalmente por las posibles interacciones electrostáticas que se pueden presentar debido a la naturaleza aniónica del alginato y catiónica de la proteína, esto sumado al soporte adicional otorgado por las fibras que recubren las cápsulas, actuando como una barrera protectora adicional. Así entonces para el andamio PCAT la liberación fue en ocho días con un orden de reacción 0 y una constante de liberación de 226,73^ ^ se comparó con la liberación de las cápsulas en suspensión, para las cuales hubo un tiempo de liberación de 5 días con una constante de liberación de 301,04^ ^ Ejemplo 15. Seguimiento del andamio de PCL/COL 1 con adición de cápsulas de alginato de calcio cargadas con TGF-β3 Posterior a la inmovilización de las cápsulas cargadas con TGF-β3 en el andamio PCL/COL se realizó nuevamente un seguimiento por microscopía de fluorescencia con células CEM- GW-GFP en donde se evaluaron tiempos más cortos (24h, 48h, 72h, 96h y 120h) que los tenidos en cuenta para los ensayos de adhesión celular desarrollados sobre las membranas. La evaluación de la proliferación celular, se llevó a cabo como se muestra en la Figura 5, en tres condiciones diferentes 1) para el andamio de PCL/COL 1 (PC), 2) para el andamio PCL/COL 1 con cápsulas de alginato de calcio inmovilizadas en las fibras (PCA), y 3) para el andamio PCL/COL 1 con cápsulas de alginato de calcio cargadas con TGF-β3 inmovilizadas en las fibras (PCAT). No se evidencian diferencias significativas en cuanto a proliferación de CEM-GW-GFP para los andamios de PCA, infiriendo que el alginato de calcio no genera citotoxicidad, por lo que presenta una respuesta de proliferación positiva. Para el caso de PCAT, este andamio presenta una liberación en el tiempo de TGF-β3, que es evidente por el progresivo aumento de proliferación de las CEM-GW-GFP, debido a que el TGF-β3 desempeña una función esencial en los procesos de reparación y regeneración de los tejidos, ya que desencadenan efectos biológicos como la proliferación, celular, la generación de vasos sanguíneos (angiogénesis) y la migración celular (quimiotaxis). Ejemplo 16. Análisis de proliferación celular de las células CEM-GW por ensayo de resazurina Se evaluó in vitro la proliferación celular mediante seguimiento de microscopía de fluorescencia y el método de reducción de resazurina, con la finalidad de establecer la citotoxicidad relativa de los materiales utilizados para la conformación de los andamios. Debido a la propiedad de las células vivas por mantener un ambiente reductor dentro de su citoplasma y mitocondrias, es posible emplear un agente redox como el indicador resazurina que cambia de la forma oxidada (azul) a la forma reducida (roja). Los valores de absorbancia se trataron con la siguiente ecuación para obtener el % de reducción de resazurina. Con los datos obtenidos del lector de placas ELISA y aplicando la ecuación descrita se realizó el análisis de la proliferación celular sobre los andamios de PC, PCA y PCAT, en donde como se especificó en el Ejemplo 15 y la Figura 5, PC se refiere a PCL/COL 1, PCA a PCL/COL 1 con inmovilización de cápsulas de alginato de calcio sin el factor de crecimiento y PCAT a PCL/COL 1 con inmovilización de cápsulas de alginato de calcio con el factor de crecimiento. Tabla 13. Viabilidad de las células CEM-GW sobre los andamios PC, PCA y PCAT El análisis de proliferación muestra que los andamios PCAT con el TGF-β3 encapsulado presentan una diferencia significativa en la proliferación celular con respecto los demás andamios (Fig.5), esto debido a que el factor de crecimiento transformante humano β3 (TGF- β3) es una proteína bio-activa multifuncional generalmente involucrada en la regulación, proliferación, diferenciación, migración y supervivencia de muchos tipos diferentes de células. Es también un fuerte estimulador de la síntesis y depósito de proteínas de matriz extracelular (MEC) por parte de fibroblastos, osteoblastos y células endoteliales; además, induce la expresión de integrinas y receptores que median las interacciones celulares con proteínas de matriz extracelular. Las imágenes de fluorescencia y el análisis de reducción indican que el factor de crecimiento transformante β3 encapsulado en alginato de calcio no perdió su bioactividad durante la preparación de las cápsulas ni en el proceso de esterilización de los andamios. Ejemplo 17. Evaluación del perfil secretor de factores en las CEM-GW sobre los andamios Las CEM-GW se cultivaron sobre los andamios de i) policaprolactona/colágeno (PCL/COL), ii) PCL/COL con cápsulas de alginato sin TGF-β3 (PCA) y iii) PCL/COL con cápsulas de alginato son TGF-β3 (PCAT). Una vez cultivadas las CEM-GW sobre los andamios de PC, PCA y PCAT se colectó el sobrenadante hasta las 12, 24, 48 ,72 y 96 de cultivo, se aclaró mediante una centrifugación de 6 minutos a 1200 rpm, y se almacenó a -20°C hasta su uso. Finalmente se evaluó la producción de TGF- β1, TGF-β2, TGF-β3, PDGFaa, FGF-b, HDF. EGF, VEGF-AA y angiopoyetina I mediante un inmunoensayo basado en microesferas magnéticas. Luminex LXSAHM R&D Systems Minneapolis, Canadá, de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Brevemente, para la activación de TGF-β, se tomaron alícuotas de 100 µL de muestra recogida para cada tiempo y cada donante, a este medio se le añadió 25 µL de HCL 1N, luego 25 µL. NaOH/HEPES, cada solución se disolvió en 200 µL de medio acondicionado y se adicionan 100 µL de muestra tratada a la laca de 96 pozos. Sin embargo, para la detección de los otros factores se tomaron alícuotas de 50 µl se colocan directamente en la placa de 96 pozos. Luego de colocadas las muestras, se adiciona 50 µL de macropartículas magnéticas, se incubo durante 2 horas a temperatura ambiente, con agitación constante. Terminado el tiempo de incubación se realizaron tres lavados a la placa y en seguida se adicionó una mezcla de anticuerpos de biotina y se incubo durante una hora a temperatura ambiente, después del lavado, se añadió estreptavidina-PE a las micropartículas durante 30 minutos y se incubó nuevamente a temperatura ambiente. Las micropartículas se lavaron y se re-suspendieron antes de leerlas en el Luminex/100. Los datos se trataron con el software GraphPad prism 7, para observar el comportamiento de las citoquinas a lo largo del tiempo para cada andamio. El perfil de secreción para TGF-β1 (Fig. 6A) muestra que existe una concentración considerable, de aproximadamente 9213,20 µg/mL de este factor. En los diferentes andamios existe una tendencia de consumo de este factor presente en el medio de cultivo. El TGF-β3 solo se presenta en los andamios con factor encapsulado, debido a que las CEM- GW no producen este factor (Fig. 6C). TGF-β1 tiene un espectro muy amplio de funciones, las cuales dependen del estado de activación celular, de su concentración, del equilibrio de expresión de otras citoquinas y de las condiciones fisiológicas de las células sobre las que actúa. En cuanto a los perfiles de secreción para el TGF-β2 (Fig.6B) en el tiempo mostró diferencias significativas en la secreción según el soporte de cultivo, es notable un marcado incremento en la secreción de este factor en los andamios de PCAT. El andamio PCAT mostró diferencias significativas respecto a los demás andamios, debido a que el TGF-β3 encapsulado induce otros eventos intracelulares, tales como la regulación de factores de crecimiento que intervienen en la diferenciación celular. En la Figura 7E y B se puede observar que los andamios cultivados con células van consumiendo los factores, generando una tendencia de disminución de los mismos en el tiempo. Las células en las diferentes matrices siguen un comportamiento similar de aprovechamiento, que se relaciona directamente con la proliferación celular. En concordancia con los datos obtenidos para el porcentaje de viabilidad relativa de las matrices poliméricas por el ensayo de resazurina (Fig.5), donde se observa el aumento en la actividad metabólica celular sobre los andamios a lo largo del tiempo, con una diferencia significativa para la membrana de TGF β3 luego de las 72 h (p-valor 0,009), atribuido a la presencia del factor de crecimiento transformante humano β3 (TGF-β3) que es una proteína bio-activa multifuncional involucrada en los procesos de proliferación, migración y supervivencia celular (Tang, Q.O., et al. TGF-β3: a potential biological therapy for enhancing chondrogenesis. Expert Opinion on Biological Therapy, 2009.9(6), 689-701), (Lebrin, F., et al. TGF-β receptor function in the endothelium. Cardiovascular research, 2005. 65(3), 599- 608). En la Figura 7F, se observa una producción de VEGFaa en los andamios sin TGF-β3 aunque menor. Lo más relevante, es la reducción del factor ante la presencia de TGF-β3, debido principalmente a que el VEGFaa además de ser un factor angiogénico estimula la epiltelización y la producción de colágeno (Zografou, A., et al. Improvement of skin-graft survival after autologous transplantation of adipose-derived stem cells in rats. Journal of plastic, reconstructive & aesthetic surgery, 2011.64(12),1647-1656), (Capla, J.M., et al. Skin graft vascularization involves precisely regulated regression and replacement of endothelial cells through both angiogenesis and vasculogenesis. Plastic and reconstructive surgery, 2006. 117(3).836-844), (Bao, P., et al. The role of vascular endothelial growth factor in wound healing. Journal of Surgical Research, 2009. 153(2), 347-358). La hiperactividad de este factor causa un exceso en su acumulación sobre la matriz extracelular y fibrosis, por lo cual se presenta una aparente inhibición de la producción de VEGFaa cuando hay una aplicación exógena de TGF-β3, principalmente debido a que este es un factor antifibrótico que modula la producción y deposición de colágeno principalmente tipo I asociado con mejores resultados de curación de heridas y reducción de cicatrices (Tang, Q.O., et al. TGF-β3: a potential biological therapy for enhancing chondrogenesis. Expert Opinion on Biological Therapy, 2009. 9(6), 689-701). En la Figura 7C se observa que las CEM-GW cultivadas en la placa de poliestireno (control) presentan una producción constante de FGF-b, con un máximo de 60,79 pg/mL. Particularmente, en los andamios se presenta una inducción a la producción del factor , cuatro veces mayor que la del control, comportamiento que se evidencia en todas las matrices poliméricas, alcanzando valores de 272,74 pg/mL, este notable aumento se atribute a la conformación superficial del polímero electrohilado y a la estructura microporosa que favorece la adhesión celular, la difusión de nutrientes, las expresiones de factores relacionadas a la reepitelización y la formación de vasos sanguíneos (Turnbull, G., et al. 3D bioactive composite scaffolds for bone tissue engineering. Bioactive Materials, 2018. 3(3), 278-314), (Gregor, A., et al. Designing of PLA scaffolds for bone tissue replacement fabricated by ordinary commercial 3D printer. Journal of biological engineering, 2017. 11(1)3). La presencia de este factor es muy importante durante la reparación de heridas ya que promueve la migración celular a través de receptores de superficie como las integrinas, durante la formación de tejido de granulación. Investigaciones previas han demostrado que el FGF-b participa en la inhibición del cambio fenotípico transitorio de los fibroblastos de tejido de granulación en miofibroblastos y regula su proceso de apoptosis, promoviendo la reparación del tejido sin formación de cicatrices (Shi, H., et al. The anti-scar effects of basic fibroblast growth factor on the wound repair in vitro and in vivo. PloS one, 2013. 8(4)), (Spyrou, G.E., et al. The effect of basic fibroblast growth factor on scarring. British journal of plastic surgery, 2002.55(4), 275-282), (Akasaka, Y., et al. Basic fibroblast growth factor promotes apoptosis and suppresses granulation tissue formation in acute incisional wounds. The Journal of Pathology: A Journal of the Pathological Society of Great Britain and Ireland, 2004. 203(2), 710-720). Además, modula la producción de colágeno tipo I y III e interviene en la deposición del mismo acelerando los procesos de cicatrización (Shi, H., et al. The anti-scar effects of basic fibroblast growth factor on the wound repair in vitro and in vivo. PloS one, 2013. 8(4)). Estas características, catalogan al FGF-b como un agente terapéutico promisorio para los procesos de regeneración de tejido cutáneo. En la Figura 7A se observa que, aunque hay angiopoyetina en el medio, a las 24 horas las células del control empiezan a producirla, mientras que las células cultivadas sobre los andamios la empiezan a producir luego de las 96 horas. La angiopoyetina I estimula la formación de tejido de granulación al actuar como quimioatrayentes para neutrófilos, macrófagos y fibroblastos, por lo tanto, son moduladores importante de la angiogénesis durante la cicatrización de heridas mediante la regulación celular. Este factor es aprovechado del contenido de promedio de angiopoyetina I presente en el medio que corresponde a 7272,96 pg/mL durante las primeras 72 h de cultivo. En la Figura 7D se observa una alta producción del HGF en el control con un valor de producción máximo de 15754,414 pg/mL a las 96 h, como en las células cultivadas en los andamios y no hay diferencias significativas (p-valor = 0,7045), lo cual indica que los andamios no inhiben la producción del factor con respecto a las células cultivadas sobre la placa de cultivo. El HGF desempeña un papel promotor en la regeneración, protección y homeostasis de los tejidos (Matsumoto, K., et al. HGF–Met pathway in regeneration and drug discovery. Biomedicines, 2014. 2(4),275-300). Además, tiene un papel inhibidor en la progresión de la inflamación crónica y es un factor antifibrótico involucrado en los procesos de dediferenciación de las células epidérmicas (Li, J., et al. HGF accelerates wound healing by promoting the dedifferentiation of epidermal cells through-integrin/ILK pathway. BioMed research international, 2013). Por lo anterior se puede inferir que la secreción de factores por las CEM-GW puede variar sustancialmente dependiendo de la composición del material con el que se fabrica el andamio y la adición de proteínas o péptidos conjugados. Estudios previos afirman que los biomateriales usados para elaborar andamios pueden modificar el comportamiento de las CEM en cultivo, debido a los cambios en el microambiente que le proporciona el andamio (Lane, S.W. D.A. Williams et al., Modulating the stem cell niche for tissue regeneration. Nature biotechnology, 2014. 32(8), 795), (Anderson, H., et al. Mesenchymal stem cell fate: applying biomaterials for control of stem cell behavior. Frontiers in bioengineering and biotechnology, 2016. 4, 38). Ciertos materiales se usan en la estimulación de estas células para controlar la diferenciación y/o la producción de factores para un linaje celular particular (Qazi, T., et al. Biomaterials that promote cell-cell interactions enhance the paracrine function of MSCs. Biomaterials, (2017) 140, 103-114). A continuación, se muestra la cuantificación de la producción de factores de las CEM-GW sobre los andamios: La producción de factores en (pg/mL) a las 72 horas de cultivo celular sobre los andamios, el control son las células sobre la placa de cultivo Tabla 14. Cuantificación de la producción de factores producidos por las CEM-GW sobre los andamios Con los resultados evidenciados en los ejemplos queda demostrado que los andamios PCAT son viables para la generación de un andamio con CEM y los resultados obtenidos sugieren que los andamios generados podrían ser un posible sustituto de piel, que a largo plazo se podrían emplear en el tratamiento de lesiones cutáneas ocasionadas por quemaduras, ulceras diabéticas y/o vasculares.