12.9.2 Reticulación
A pesar de las aparentes ventajas, el uso de andamios biológicos sigue planteando una serie de problemas, concretamente su rápida biodegradación in vivo, la preocupación por la inmunogenicidad y las respuestas tisulares involuntarias o incompletas. Para superar estos problemas, a lo largo de las décadas se han empleado métodos de reticulación. El entrecruzamiento desempeña un papel en la ralentización de la biodegradación, así como en la eliminación o reducción de la respuesta de las especies cruzadas a las proteínas estructurales de los andamios de la MEC (Courtman et al., 2001).
El éxito del entrecruzamiento puede apreciarse en el desarrollo de válvulas cardíacas bioprotésicas a partir de tejidos xenogénicos. El cambio del tratamiento con formaldehído y la introducción de la reticulación con glutaraldehído de las válvulas cardíacas bioprotésicas se considera un logro importante en este campo (Zilla et al., 2007). El reticulado mantiene la superficie no trombogénica de las válvulas cardíacas bioprotésicas, reduce la antigenicidad y evita la degradación, aumentando así su vida útil in vivo. Esta forma de fijación de las válvulas cardíacas bioprotésicas se sigue utilizando en la actualidad. De hecho, el curtido al cromo del colágeno se ha utilizado durante más de 100 años en la conservación de pieles de animales en la industria del cuero (Covington, 1997). El proceso implica enlaces iónicos, covalentes y de hidrógeno entre las especies de cromo y el colágeno. Esta forma de estabilización de biomateriales también se ha utilizado para producir catgut crómico como material de sutura quirúrgica (Van Winkle et al., 1975). Existen otras formas de agentes de reticulación, desarrolladas principalmente por la necesidad de mejorar el rendimiento de las válvulas cardíacas bioprotésicas y el tejido pericárdico in vivo, y para superar los fallos asociados a la calcificación y la citotoxicidad. Los agentes de reticulación van desde los conocidos aldehídos (formaldehído y glutaraldehído) hasta los reticulados bifuncionales más recientes, como los compuestos poliepóxicos y el diisocianato de hexametileno. Otros agentes de reticulación modernos son los reticulados de longitud cero, como la acilazida y las carbodiimidas (Khor, 1997). Aunque la reticulación con glutaraldehído se sigue utilizando para estabilizar andamios biológicos, se están desarrollando nuevos métodos de reticulación funcionales y posiblemente menos citotóxicos. Entre ellos se encuentran la enzima transglutaminasa microbiana, el compuesto vegetal genipina y la reticulación dendrimérica multifuncional (García et al., 2007b; Duan et al., 2007; Chang et al., 2002; Chan et al, 2008).
Se está pasando de utilizar bioprótesis no degradables destinadas a durar más allá de la vida del paciente a andamios biodegradables, diseñados para ser remodelados in vivo con el tiempo para reparar órganos dañados o enfermos (Brody y Pandit, 2007; Badylak, 2007). La degradación de los andamios debe ser controlada y producirse en paralelo para que coincida con el ritmo de regeneración de los tejidos in vivo (Burugapalli et al., 2007). El andamio biodegradable utilizado para la ingeniería tisular también debe proporcionar la función necesaria hasta que el tejido recién formado pueda asumir esta función. En un andamio biodegradable idealizado, a medida que las células huésped invaden y pueblan el andamio implantado, segregan nueva matriz extracelular para reemplazar el andamio original que se degrada a una velocidad predeterminada.
Se ha demostrado que la velocidad de degradación in vitro e in vivo de un andamio biológico puede adaptarse mediante el grado de reticulación (Burugapalli et al., 2007). Liang et al. (2004) examinaron la influencia del grado de reticulación en la respuesta del tejido y el patrón de regeneración utilizando pericardio bovino acelular reticulado con genipina. En un modelo de implantación subcutánea en ratas, descubrieron que el pericardio bovino acelular no reticulado y mínimamente reticulado se degradaba rápidamente antes de que pudiera producirse la formación de nuevo tejido. En cambio, en el andamio moderadamente reticulado y altamente reticulado se observaron nuevas formaciones de colágeno, aunque en este último, este proceso se limitó a la capa exterior del andamio debido a su mayor capacidad para resistir la degradación. Cuando se implantaron andamios similares como parche vascular en un modelo canino (Chang et al., 2004), se encontró una capa intacta de endotelio en la superficie interna del injerto, junto con fibroblastos y células musculares lisas del huésped en el injerto acelular. Esto ocurrió en menor medida en el pericardio bovino acelular reticulado con glutaraldehído utilizado en el estudio. Sin embargo, se observó un engrosamiento involuntario de la íntima y metaplasia condroide con ambos tipos de andamios. En otro estudio, se utilizó pericardio bovino acelular reticulado con genipina para reparar defectos miocárdicos en un modelo de ventrículo derecho de rata (Chang et al., 2005). Se encontró un engrosamiento de la íntima cubierto de células endoteliales en la superficie del endocardio. También se observaron células mesoteliales en las superficies externas del injerto que se cree que resisten la adhesión. Se observaron células musculares lisas, fibras neomusculares, neocolágeno, neoglicosaminoglicanos y neocapilares dentro del andamio a las cuatro semanas después de la implantación.
La gelatina se ha utilizado como biomaterial para reparar defectos de los nervios periféricos (Mligiliche et al., 1999; Gamez et al., 2004). Los andamios degradables preparados a partir de gelatina y reticulados con genipina se utilizaron como material de relleno en una cámara tubular de silicona y sirvieron de matriz extracelular para guiar la regeneración del nervio a través de una brecha de 10 mm del nervio ciático en ratas (Liu et al., 2004). Se demostró que el residuo del relleno impedía la migración y el alargamiento de los axones (Verdu et al., 2002), y se pensó que esto se debía al prolongado tiempo de degradación del relleno de gelatina (Bigi et al., 2002; Liu et al., 2004). Cuando se utilizó gelatina reticulada como conducto tubular (en lugar de como material de relleno) para salvar brechas nerviosas similares, se encontraron fibras nerviosas regeneradas que contenían principalmente axones no mielinizados con células de Schwann circundantes a través de la brecha a las seis semanas, cuando el conducto empezó a degradarse y aumentó la neovascularización (Chen et al., 2005). También había un denso tejido cicatricial en la zona exterior del nervio regenerado. Se observó una fina capa de cápsula fibrosa tras la implantación subcutánea, junto con las respuestas inflamatorias agudas y crónicas esperadas.
Se comprobó que la concentración del reticulado dictaba la degradación in vivo cuando los andamios reticulados de gelatina-fosfato tricálcico se implantaban por vía subcutánea (Yao et al., 2004). Los andamios menos reticulados se asociaron a una mayor degradación, mientras que los altamente reticulados mostraron una mínima degradación in vivo. El uso de mayores cantidades de reticulado también se asoció a una mayor formación de cápsula fibrosa en el implante, que se atribuyó a la citotoxicidad del reticulado. Cuando se implantaron andamios similares para reparar defectos óseos calvariales en conejos, los autores comprobaron que los andamios se degradaban gradualmente y eran sustituidos por hueso nuevo, aunque este proceso se limitaba únicamente a la interfaz hueso-andamio (Yao et al., 2005). El mismo compuesto reticulado con glutaraldehído indujo una respuesta similar (Chen et al., 1998). Se produjo una degradación gradual del andamio compuesto a lo largo del tiempo, ya que los andamios fueron sustituidos por hueso nuevo, y la matriz acelular se depositó desde el borde del defecto de forma centrípeta. Aunque el andamio de ingeniería puede ser crucial, otros factores pueden acelerar el proceso de curación. Por ejemplo, la adición de la terapia de oxígeno hiperbárico aumentó en gran medida la formación de hueso nuevo, tal y como demostraron las técnicas radiológicas y de histomorfometría (Chen et al., 2004). La presencia de factores bioactivos, como la BMP-2 en un andamio degradable, indujo la formación de hueso ectópico por vía subcutánea e intramuscular, y pareció acelerar la resorción debido a la acción de los osteoclastos (Liang et al., 2005; Takahashi et al., 2005; Kato et al., 2006; Yoneda et al., 2005).