A pilot study was carried out previously, where electrospun scaffolds of polylactic acid (PLA), polycaprolactone (PCL), superficially modified with polypirrole Iodo (PPy-I) were generated. An important component of the extracellular matrix of the native cartilage, aggrecan (AG), which is an essential protein for normal tissue function, was added and its concentration favors the definition of the shape in tissues during its initial development and their mechanical properties of the same. The scaffolds were tested in vivo, placed on the back of a New Zealand rabbit for 30 days, showing good cellular integration, and mechanical tensile tests were carried out comparing the neotissues generated on the scaffolds PLAPCL-PPy-I (M1) and PLA-PCL-PP-I-AG (M2) where the latter showed greater tenacity and ductility. The results obtained in the pilot study showed the potential of the scaffold in cartilage engineering, therefore, this work begins with the characterization of the distribution and pore size of PLA-PCL and M1 scaffolds, using images acquired by Scanning Electron Microscopy (SEM) and processed with ImageJ, where it was shown that their size and pore distribution (156 ± 85 μm2 ) characteristics are suitable for cartilage tissue engineering. Subsequently, histological and immunohistochemical characterization of the neotissues generated in the dorsum of a New Zealand rabbit on the M1 and M2 scaffolds was performed, where type II collagen and aggrecan, which are markers of hyaline cartilage, were detected. Autologous New Zealand rabbit chondrocytes were used to evaluate the in vitro cell viability of the scaffolds using an MTT assay where the cellularized M2 scaffolds showed increased cell viability. The scaffolds with and without cells were evaluate in vivo, placed in the superior and inferior condyles of the hind legs (joints) of rabbits for 1 year, the size defects were 0.5 cm2 . Subsequently the neotissues were extracted showing integration of the neotissue with the subchondral bone and no gaps were shown; a mechanical comparison was made by means of compression tests of the generated neotissues and the native tissue, where it was shown the positive influence of the AG protein and the previous cellularization of the scaffold compared with those that do not contain AG or cells, observing a greater loss of energy in the tissues generated on M1 with and without cells that tend to have a low recovery when deformed. Finally, histologies of the neotissues recovered on M1 and M2 with and without cells were performed, clearly showing for M2 with cells a morphology close to the native tissue in comparison with M2 without cells, M1 with and without cells where fibrous tissue or change of cellular phenotype is clearly observed. Keywords: electrospinning, plasma polymerization, cartilage, aggrecan, pyrrole, scaffold.
Se realizó previamente a este trabajo un estudio piloto, en donde se generaron andamios electrohilados de poli(ácido láctico) (PLA), policaprolactona (PCL), modificados superficialmente con polipirrol Iodo (PPy-I) a los que les fue añadido un componente importante de la matriz extracelular del cartílago nativo, el agrecano (AG), que es una proteína esencial para la función normal del tejido y su concentración favorece la definición de la forma en tejidos durante su desarrollo inicial y las propiedades mecánicas del mismo. Los resultados de los andamios probados in vivo sobre el dorso de un conejo neozelandés por 30 días mostraron buena integración celular, además de que la comparación de los neotejidos generados sobre los andamios PLA-PCLPPy-I (M1) y PLA-PCL-PPy-I-AG (M2) mediante ensayos mecánicos de tracción indicaron que M2 presenta una mayor tenacidad y ductilidad. Dado los resultados en el estudio piloto que mostraron la capacidad del andamio en ingeniería de cartílago, este trabajo comienza con la caracterización de la distribución y tamaño de poros de los andamios PLA-PCL y M1, utilizando las imágenes adquiridas mediante Microscopía Electrónica de Barrido (SEM por sus siglas en inglés) y el programa ImageJ, en donde se mostró que sus características de tamaño y distribución de poros (156 ± 85 μm2 ) son adecuadas para ingeniería de tejidos en cartílago. Posteriormente se realizó la caracterización histológica e inmunohistoquímica de los neotejidos generados en el dorso de un conejo neozelandés sobre los andamios M1 y M2, en los que se detectó colágeno tipo II y agrecano, los cuales son marcadores de cartílago hialino. Se usaron condrocitos autólogos de conejo neozelandés para evaluar la viabilidad celular in vitro de los andamios mediante un ensayo de MTT. Estos mostraron que los andamios M2 celularizados mostraron aumento de viabilidad celular. Los andamios con y sin células fueron evaluados in vivo, colocándose en los cóndilos superior e inferior de las patas traseras (articulaciones) de los conejos durante 1 año, el tamaño de los defectos fue de 0.5 cm2 . Posteriormente se extrajeron los neotejidos que muestran integración del neotejido con el hueso subcondral, y no se mostraron huecos. Se realizaron ensayos de compresión en los neotejidos generados y se compararon con los del tejido nativo, y se mostró la influencia positiva de la proteína AG y la previa celularización del andamio; se observó una mayor pérdida de energía en los tejidos generados sobre M1 con y sin células, pues tienden a tener una baja recuperación al ser deformado. Finalmente se realizaron las histologías de los neotejidos recuperados sobre M1 y M2 con y sin células, y se mostró para M2 con células una morfología similar al tejido nativo. En contraste, M2 sin células, M1 con y sin células donde claramente se observa tejido fibroso o cambio de fenotipo celular. Palabras clave: electrohilado, polimerización por plasma, cartílago, agrecano, pirrol, andamio.
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