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La principal desventaja del tratamiento de reemplazo articular total (TJR) es la pérdida crítica del músculo esquelético adherido a las prótesis articulares metálicas, lo que conduce a la formación de tejido cicatricial fibroso que, en última instancia, conduce a una disfunción motora. En consecuencia, la tecnología de ingeniería de tejidos puede ayudar a resolver este problema.
![La aleación de titanio recubierta con nanomateriales mejora la regeneración de las articulaciones musculares](https://d1otjdv2bf0507.cloudfront.net/images/news/ImageForNews_39642_16625633524746834.jpg)
Estudio: regeneración muscular mejorada en una articulación protésica con factor de crecimiento mecánico cargado en sílice mesoporosa combinado con nanotubos de carbono en una aleación de titanio poroso. Crédito de la foto: gowithstock/Shutterstock.com
Un artículo publicado en la revista ACS Nano demostró la construcción de un transportador bicapa del factor de crecimiento mecánico (MGF), una isoforma alternativa del factor de crecimiento similar a la insulina-1 (IGF-1) expresado en respuesta a la estimulación mecánica.
El soporte bicapa MGF consistía en un andamio de aleación de titanio poroso recubierto con nanopartículas de sílice mesoporosas (MSN) y nanotubos de carbono (CNT) por deposición electroforética (EPD). El recubrimiento bicapa exhibió una topología nanoestructurada con una excelente carga de MGF y un rendimiento de liberación prolongada a través de la unión covalente.
en vivo Los estudios sobre los andamios fabricados demostraron que promovieron el crecimiento muscular preferentemente como tejido fibrótico en la estructura de aleación de titanio y mejoraron las propiedades mecánicas derivadas del músculo, la modulación inmunitaria y la migración de células satélite.
Por lo tanto, las estructuras de aleación de titanio recubiertas de CNT y MSN cargadas con MGF fabricadas se presentaron como una plataforma robusta para restaurar la función motora de las articulaciones implantadas como la articulación natural a través de la regeneración del músculo periprotésico.
Inconvenientes del tratamiento TJR y aleación de titanio en prótesis
El tratamiento TJR generalmente se usa para reemplazar las articulaciones naturales con prótesis mediante artroplastia por parte de cirujanos ortopédicos. Sin embargo, en vivo La degradación da como resultado una vida útil más corta para estas articulaciones artificiales en comparación con las articulaciones sinoviales naturales. Esto se debe principalmente a las mayores tasas de desgaste asociadas con los materiales de los implantes artificiales y el consiguiente efecto biológico adverso de los residuos de desgaste generados sobre la masa/densidad ósea y la fijación del implante.
Además, en comparación con la cirugía TJR inicial, la cirugía de revisión de un implante es un desafío, tiene una tasa de éxito más baja, puede causar daño adicional a los tejidos circundantes y aumenta los costos de atención médica en un tercio. Un cambio de paradigma hacia la regeneración muscular periprotésica puede extender la vida útil de las prótesis.
La disfunción motora debida a la pérdida de conexión entre las prótesis y el tejido muscular es una queja común de los pacientes después de la TJR. Así, la regeneración muscular periprotésica a prótesis puede ayudar a recuperar la función motora articular normal.
Una aleación de titanio se considera la mejor solución para abordar las preocupaciones anteriores y puede satisfacer tanto las necesidades estéticas como funcionales que garantiza el implante. Una aleación de titanio exhibe valores de módulo de Young bajos y ofrece una amplia gama de propiedades.
Mejora de la regeneración muscular periprotésica
Los MSN tienen un diámetro de poro ajustable, un área de superficie alta, un volumen de poro alto y una biocompatibilidad excelente, lo que los convierte en candidatos prometedores para la administración de fármacos terapéuticos. Sin embargo, algunos estudios basados en andamios de aleación de titanio poroso recubiertos con MSN mencionaron la fragilidad de los MSN. Por otro lado, en comparación con otras fibras de refuerzo, los CNT tienen una alta resistencia y un alto módulo de elasticidad.
En el presente trabajo, los CNT se incorporaron a los MSN como fibras de refuerzo para reducir la tensión entre la aleación de titanio y los MSN. La integración de CNT y MSN en la aleación de titanio mejoró el comportamiento biomecánico y confirió suficiente capacidad de carga de biomoléculas.
En el presente trabajo, una aleación de titanio porosa impresa en tres dimensiones (3D) se recubrió con una capa de CNT-MSN a través del método EPD, seguido de la carga de MGF en MSN a través de un enlace covalente utilizando 1-etil-3-( 3-dimetilaminopropilo). )clorhidrato de carbodiimida (EDC) y norte-Hidroxisuccinimida (NHS). Esto ayudó a lograr una liberación lenta a largo plazo en andamios cebados.
Además, la regeneración muscular periprotésica se prepara en el [email protected] estructura de aleación de titanio recubierta se evaluó por conducción in vivo e in vitro estudios. Los resultados revelaron una mayor expresión de genes y proteínas miogénicos que mejoraron la diferenciación de mioblastos sin biotoxicidad, lo que resultó en la formación de miotubos y fibras musculares esqueléticas, lo que indica el potencial de un andamio preparado para la regeneración del músculo periprotésico.
Además el [email protected] El armazón de aleación de titanio recubierto activó el mecanismo biológico que induce la diferenciación de mioblastos a través de la vía de señalización de Akt/mTOR, como lo indica la expresión de proteínas relacionadas con la señalización de Akt/mTOR. Por lo tanto, se demuestra el potencial de MGF para servir como factor de crecimiento celular local.
Conclusión
En resumen, el portador bicapa de MGF que mantuvo la liberación sostenida constaba de una capa de tampón CNT interna y una externa [email protected] Capa funcional en la estructura porosa realizada en aleación de titanio y depositada mediante el proceso EPD.
el diseñado [email protected] El andamio poroso de aleación de titanio mejoró la diferenciación de mioblastos en comparación con la prótesis convencional sin citotoxicidad al aumentar la expresión de proteínas y genes miogénicos y formar miotubos y fibras musculares esqueléticas. en vivo y in vitro.
La regeneración muscular periprotésica en prótesis es necesaria para recuperar la función motora normal de las articulaciones. El andamio fabricado en el presente trabajo se presentó como una plataforma prometedora basada en nanomateriales para la regeneración periprotésica de tejido muscular en prótesis durante la recuperación para recuperar la función motora normal de las articulaciones.
El estudio del biomecanismo de la miogénesis proporcionó información sobre la capacidad de la aleación de titanio basada en la [email protected] Andamio en la activación de la vía de señalización Akt/mTOR, promoviendo la diferenciación de mioblastos.
Relación
Me gusta, X y otros. (2022). Regeneración muscular mejorada a una articulación protésica con factor de crecimiento mecánico cargado en sílice mesoporosa combinado con nanotubos de carbono en una aleación de titanio poroso. ACS nano. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c04591
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