Ítem
Acceso Abierto
Redefining vascular repair
Título de la revista
Autores
Rodríguez-Soto, María A.
Riveros-Cortés, Alejandra
Orjuela-Garzón, Ian C.
Fernández-Calderón, Inés María
Rodríguez, Cristian F.
Suárez Vargas, Natalia
Ostos, Carlos
Muñoz Camargo, Carolina
Cruz, Juan C.
Kim, Seungil
Archivos
Fecha
2024-01-01
Directores
ISSN de la revista
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Editor
FRONTIERS
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Resumen
Los injertos vasculares diseñados por ingeniería tisular (TEVG) preparados para aplicaciones regenerativas son fundamentales para una reparación vascular eficaz, y su eficacia se ve influenciada significativamente por la arquitectura del andamio y la distribución estratégica de moléculas bioactivas, ya sea incrustadas dentro del andamio o obtenidas de tejidos sensibles. A pesar de los avances sustanciales en las últimas décadas, aún no se ha dilucidado por completo una comprensión profunda de la dinámica celular crítica para el éxito clínico. El fracaso del injerto, a menudo atribuido a trombogénesis, hiperplasia de la íntima o calcificación, está relacionado predominantemente con reacciones inflamatorias inadecuadamente moduladas. El comportamiento orquestado de las células repobladoras es crucial tanto para la endotelización inicial como para la posterior diferenciación de las células madre de la pared vascular en fenotipos funcionales. Esto requiere que TEVG proporcione un entorno óptimo en el que las células inmunitarias puedan promover la angiogénesis temprana y el reclutamiento celular, evitando al mismo tiempo la inflamación persistente. En este estudio, presentamos un TEVG innovador diseñado para mejorar las respuestas celulares mediante la integración de un gradiente fisicoquímico a través de una estructura multicapa que utiliza polímeros sintéticos (poli (éster uretano urea), PEUU) y naturales (gelatina B), modulando así las reacciones inflamatorias. La superficie luminal está funcionalizada con polietilenglicol (P4A) de cuatro brazos para mitigar la trombogénesis, mientras que la incorporación de péptidos adhesivos (RGD/SV) fomenta la adhesión y maduración de células endoteliales funcionales. El TEVG multicapa resultante, con un diámetro de 3,0 cm y una longitud de 11 cm, exhibe una porosidad diferencial a lo largo de sus capas y propiedades mecánicas acordes con las de las arterias carótidas porcinas nativas. Los análisis indican una alta biocompatibilidad y una baja trombogenicidad, al tiempo que permiten la endotelización luminal y el comportamiento fenotípico funcional, limitando así la inflamación en modelos in vitro. La pared vascular demostró una baja inmunogenicidad con una fase inflamatoria aguda inicial, que pasó a una fase proregenerativa de macrófagos M2 predominante. Estos hallazgos subrayan el potencial del TEVG diseñado para inducir entornos inmunomoduladores y proregenerativos favorables, lo que resulta prometedor para futuras aplicaciones clínicas en ingeniería de tejidos vasculares.
Abstract
Tissue-engineered vascular grafts (TEVGs) poised for regenerative applications are central to effective vascular repair, with their efficacy being significantly influenced by scaffold architecture and the strategic distribution of bioactive molecules either embedded within the scaffold or elicited from responsive tissues. Despite substantial advancements over recent decades, a thorough understanding of the critical cellular dynamics for clinical success remains to be fully elucidated. Graft failure, often ascribed to thrombogenesis, intimal hyperplasia, or calcification, is predominantly linked to improperly modulated inflammatory reactions. The orchestrated behavior of repopulating cells is crucial for both initial endothelialization and the subsequent differentiation of vascular wall stem cells into functional phenotypes. This necessitates the TEVG to provide an optimal milieu wherein immune cells can promote early angiogenesis and cell recruitment, all while averting persistent inflammation. In this study, we present an innovative TEVG designed to enhance cellular responses by integrating a physicochemical gradient through a multilayered structure utilizing synthetic (poly (ester urethane urea), PEUU) and natural polymers (Gelatin B), thereby modulating inflammatory reactions. The luminal surface is functionalized with a four-arm polyethylene glycol (P4A) to mitigate thrombogenesis, while the incorporation of adhesive peptides (RGD/SV) fosters the adhesion and maturation of functional endothelial cells. The resultant multilayered TEVG, with a diameter of 3.0 cm and a length of 11 cm, exhibits differential porosity along its layers and mechanical properties commensurate with those of native porcine carotid arteries. Analyses indicate high biocompatibility and low thrombogenicity while enabling luminal endothelialization and functional phenotypic behavior, thus limiting inflammation in in-vitro models. The vascular wall demonstrated low immunogenicity with an initial acute inflammatory phase, transitioning towards a pro-regenerative M2 macrophage-predominant phase. These findings underscore the potential of the designed TEVG in inducing favorable immunomodulatory and pro-regenerative environments, thus holding promise for future clinical applications in vascular tissue engineering.
Palabras clave
Injertos vasculares , Moléculas bioactivas , Trombogénesis , Polímeros sintéticos
Keywords
Vascular grafts , Bioactive molecules , Thrombogenesis , Synthetic polymers
