Prótesis vasculares para el tratamiento de patologías cardiovasculares

Desarrollo de prótesis vasculares para el tratamiento de patologías cardiovasculares

Las enfermedades cardiovasculares (ECV) son la principal causa de muerte en el mundo, según los datos de la OMS. El estrechamiento o la obstrucción de los vasos sanguíneos son trastornos que inducen una reducción del flujo sanguíneo y daños en los tejidos debido a un aporte deficiente de nutrientes. Se prevé que la mortalidad anual por ECV aumente a 23,3 millones de personas en todo el mundo en 2030.
Un cambio en el estilo de vida, incluida una dieta sana y equilibrada, podría ser adecuado para prevenir la ECV. Sin embargo, a menudo es necesaria la intervención quirúrgica y farmacéutica. Las cirugías endovasculares, incluida la angioplastia, pueden utilizarse para mitigar estas enfermedades, aunque a menudo se requieren cirugías convencionales con venas safenas autólogas, arterias radiales o trasplantes de arteria mamaria interna, que crean un bypass para restablecer el flujo sanguíneo normal. En determinados pacientes, y especialmente en los ancianos, el uso de injertos autólogos puede no ser posible. En consecuencia, se han empezado a desarrollar nuevas tecnologías, como la ingeniería tisular, los cuales resultan prometedores como tratamiento clínico.
En este proyecto, se plantea el uso de la ingenería de tejidos para el desarrollo de prótesis vasculares basadas en poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF), polímero termoplástico que presenta buenas propiedades mecánicas, alta biocompatibilidad y excelentes propiedades térmicas; así como la seda fibrosa (SF), proteína natural biocompatible con excelentes características mecánicas. Para ello, se plantea el uso de diversos métodos de procesamiento de estos materiales, tales como lixiviación salina y electrohilado, para su uso en la fabricación de prótesis vascualares. Estas prótesis serán sometidas a diversas caracterizaciones y análisis, como análisis fisicoquímicos, medición del ángulo de contacto, evaluación de la citotoxicidad y proliferación celular.

Estado actual
Se desarrollaron y evaluaron diferentes arquitecturas electroactivas de poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF) para el cultivo de células endoteliales. Para ello, se utilizaron métodos de procesamiento de rasqueta, lixiviación salina y electrohilado para producir estructuras basadas en PVDF en forma de películas, membranas porosas y scaffolds de fibras.
Todos los scaffolds se caracterizaron por una respuesta mecánica típica de los materiales dúctiles. Además, todas las muestras de PVDF analizadas presentan un comportamiento hidrófobo. Por último, todas las muestras de PVDF promueven la proliferación de las células endoteliales de la vena umbilical humana (HUVECs), siendo mayor en la película de PVDF y en las membranas electrospun orientadas al azar. Estos hallazgos demostraron la importancia de la topografía del PVDF en el comportamiento de las HUVEC, que puede utilizarse para el diseño de implantes vasculares (Figura 1).

Figura 1. Imágenes SEM representativas de las estructuras de PVDF procesadas: (A) películas, (B) scaffold poroso, (C) fibras electrospun orientadas al azar, y (D) fibras electrospun orientadas. Fuente: Durán-Rey et al., 2022.

Por otro lado, se desarrollaron scaffolds de fibroína de seda (SF) para la reparación vascular. Se produjeron películas de SF, membranas porosas y membranas electrospun mediante las metodologías de fundición con disolvente, lixiviación con sal y electrohilado, respectivamente. Los materiales basados en SF se sometieron a caracterizaciones fisicoquímicas y biológicas para determinar su idoneidad para aplicaciones de regeneración tisular. Los análisis mecánicos mostraron curvas de tensión-deformación de materiales frágiles en películas y membranas porosas, mientras que las membranas electrospun presentaban curvas de tensión-deformación típicas de materiales dúctiles. Todas las muestras mostraron una composición química, una transición de fusión, un comportamiento hidrofóbico y unos niveles de citotoxicidad bajos similares, independientemente de su arquitectura. Por último, todos los materiales basados en SF promueven la proliferación de células endoteliales de la vena umbilical humana (HUVECs). Estos hallazgos demuestran la diferente relación entre el comportamiento de las HUVEC y la topografía de la muestra de SF, que puede aprovecharse para el diseño de implantes vasculares (Figura 2).