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Ingeniería Tisular en cirugía maxilofacial

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La punta de lanza en el conocimiento sobre Ingeniería Tisular en cirugía maxilofacial y sus aplicaciones clínicas @munevarjuan

Publié dans : Santé & Médecine
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Ingeniería Tisular en cirugía maxilofacial

  1. 1. • Antecedentes históricos.• Desarrollo y regeneración de tejidos: paralelos y contrastes.• Stem cells en Odontología.• Regeneración tisular en Cirugía Maxilofacial• Casos clínicos.• Aspectos ético – legales.
  2. 2. REGENERACION TISULAR & STEM CELLSLas raíces de la IngenieríaTisular existen antes que laciencia comenzara como tal.El versículo de la Biblia GénesisII:21-22 reporta el primerregistro de Ingeniería Tisular:“Entonces Jehovah Dios hizoque sobre el hombre cayera unsueño profundo; y mientrasDormía, Tomó una de suscostillas y Cerró la carne en sulugar. Y de la costilla queJehovah Dios Tomó del hombre,hizo una mujer y la trajo alhombre.” INGENIERIA TISULAR & ODONTOLOGIA REGENERATIVA
  3. 3. Durante siglos el hombre ha tratado de comprender la capacidad del cuerpo para reparar o reemplazar las células y tejidos del organismo. Historia Animalium, Aristóteles.Hércules y la Hidra de múltiples cabezas
  4. 4. INGENIERIA TISULARInicialmente el término hizo referencia al uso de aparatos protéticos y lamanipulación quirúrgica de los tejidos involucrados Tissue engineering Meeting, National Science Foundation. Colorado. USA. 1980.No se enfocaron en 1980 en la síntesis in vitro de tejidos nuevos(BIOMIMETICOS), utilizando solamente células o combinándolas con materialesque sirvan de soporte y transporte (MATRICES)El empleo del concepto actual de Ingeniería Tisular se produjo en un artículotitulado “Functional Organ Replacement; The New Technology of TissueEngineering” Surgical Technology International. USA. 1991. LA INGENIERIA TISULAR fue concebida, nació y se gesto como disciplina científica en los laboratorios de investigación en Boston y Cambridge, Massachusetts. Vacanti Charles. History of Tissue engineering and a glimpse into its future. Tissue engineering. Vol 12. 5. 1137 – 1143. 2006.
  5. 5. INGENIERIA TISULARArea interdisciplinaria del conocimiento que aplica los principios de la ingeniería ylas ciencias de la vida hacia el desarrollo de sustitutos biológicos que restauren,mantengan o mejoren el funcionamiento de los tejidos o de un órgano. Joseph Vacanti Robert Langer Society for Tissue Engineering. Journal “Tissue Engineering” El conocimiento de los principios del crecimiento de los tejidos y su aplicación para producir tejidos de reemplazo funcionales para uso en la práctica clínicaEl empleo de la biología de los sistemas orgánicos que permitirá el éxitoen el desarrollo de estrategias terapéuticas diseñadas para reemplazar,regenerar, mantener y/o mejorar la función de los tejidos.
  6. 6. INJERTOS DE HUESO HUMANO DISEÑADOS ANATOMICAMENTE POR INGENIERIALas reconstrucciones óseas frecuentemente involucran injertos autólogos : * Dificultades de obtención. * Morbilidad del sitio donante. * Habilidad de los clínicos para contornear la forma 3D.La capacidad para ingeniar correctamente estructuras y órganosanatómicos de hueso humano funcional y viable tiene un enormepotencial para las reconstrucciones óseas en casos como:  Defectos congénitos  Resecciones quirúrgicas por Cáncer.  Trauma.
  7. 7. Reportan el diseño in vitro por ingeniería tisular de un injerto viable, funcional conSe selecciono el cóndilo de la ATM por: forma anatómica y clínicamente disponible1. Relevancia clínica del cóndilo humano de la ATM2. Desafíos asociados con su forma 3D compleja empleando: 1. Células Stem Mesenquimales humanas (hMSC) 2. Un sistema Biomimético (Bioreactor-matriz) Las matrices anatómicamente configuradas en 3D se generaron a partir de hueso trabécular descelularizado mediante: 1. Imágenes clínicas digitalizadas 2. Cultivadas con hMSC. 3. Sometidas a un flujo intersticial (BIOREACTOR)
  8. 8. Preparación de la matriz descelularizada A y B; Tomografía computarizada para obtener imágenes de alta resolución que permiten reconstruir la geometría exacta del cóndilo C . Incorporación de las imágenes en el software MasterCAM para maquinar las matrices con forma de cóndilo de ATM. Ingeniería tisular de injertos de hueso anatómicamente diseñados .D. Geometría compleja de las matricesterminadas con diferencias notorias encada proyección.E. Cultivo estático in vitro con 3millones de hMSC /matriz a 1 semanay posterior perfusión por 4 semanas.
  9. 9. RESULTADOS Constructo in vitro bajo condiciones estáticas Constructo in vitro por perfusión de medio Osteogénesis estimulada por perfusión en una manera dependiente del patrón de flujo de fluido in vitro. Reconstrucción 3D de imágenes de µTC Arquitectura de la matriz ósea mineralizada (CAMBIOS EN LA ESTRUCTURA) desarrollada en una manera dependiente del tiempo y de las condiciones de cultivo.
  10. 10. Evaluación de los parámetros morfológicos por µTomografía Computarizada Modelos computacionales que revelan lamorfología de la matriz ósea correlacionada con los patrones de perfusión del flujo demedio de cultivo a través de los constructos de ATM.
  11. 11. BIOLOGIA DEL DESARROLLO CRANEOFACIAL & REGENERACION TISULARPARALELOS Y CONTRASTES UNIDAD DE INVESTIGACION BASICA ORAL INSTITUTO U.I.B.O.
  12. 12. Dr. Juan Carlos Munévar N
  13. 13. EMBRIOLOGIA DE CABEZA, CARA Y CUELLO
  14. 14. Dr. Juan Carlos Munévar N
  15. 15.  ANALOGIAS EN LA ODONTOGENESIS ENTRE LAS ESPECIES. LOS MECANISMOS DE CONTROL IMPLICADOS EN LA ODONTOGENESISSE HAN CONSERVADO DURANTE LA EVOLUCION. Dr. Juan Carlos Munévar N
  16. 16. MECANISMOS MOLECULARES Y CELULARESLos grupos de moléculas involucrados en el intercambio de información durante la odontogénesis. Dr. Juan Carlos Munévar N
  17. 17. Las estrategias actuales para desarrollar tratamientos de regeneración tisular están influenciados por el conocimiento del desarrollo embrionario, la biología de las células Stem y la ingeniería tisularNakao K, Morita R, Saji Y, Ishida K, Tomita Y, Ogawa M, Saitoh M, Tomoka Y. The development of a bioengineered organ germ method.Nature Methods. 4: 3. 227 - 30. 2007
  18. 18. Erupción & oclusión del BiodienteEsquema de la tecnología de trasplante del biomimético Día 5 – cultivo órganotipico: Microfotografía del germen del biodiente.Fotografías durante la erupción y oclusión del Biodiente. Análisis histológico durante la erupción y oclusión del Biodiente.
  19. 19. Microfotografía del constructo mediante la combinación decélulas epiteliales de un ratón normal y células Stem mesenquimales de un ratón transgénico GFP. Fotografía clínica de un diente normal y el biodiente en Oclusión µTomografía computarizada de la oclusión de un diente normal y el Biodiente
  20. 20. Movimiento Ortodóntico del ConstructoEvaluación de la dureza del esmalte y la dentina del Biodiente. A. Cortes histológicos ; tinción hematoxilina eosina. B. Inmunohistoquímica TRAP e Hibridación in situ OCn al 6 día de movimiento Ortodóntico Respuesta al dolor por stress mecánico mediante evaluación Inmunohistoquímica de NF (verde) y NPY (rojo)
  21. 21. GENERALIDADES El propósito de la Ingeniería Tisular es la regeneración de tejidos mediante el uso combinado de biomateriales y mediadores biológicos como estrategias para la medicina regenerativa. El uso de células Stem/progenitoras puede ser amplio, pues se pueden recuperar de distintos tejidos:  Tejido adiposo humano  Medula ósea humana  Ligamento Periodontal humano  Pulpa dental humana.  Periostio.  Sangre Periférica  Sangre de Cordón Umbilical  Gelatina de Wharton  Placenta y líquido amniótico.  Cerebro  Hígado.D’Aquino R, De Rosa A, Lanza V, Tirino V, Papaccio G. Human mandible bone defect repair by the grafting of dental pulp stem/progenitor cells and collagen spongebiocomplexes. European Cells and Materials. 18. 2009.
  22. 22. La Ingeniería Tisular ha evolucionado desde una ciencia de los biomateriales hacia unárea del conocimiento multidisciplinario a través de la integración de la biología, lamedicina, la odontología, la bioinformática y la ingeniería.• Las próximas estrategias terapéuticasemplearan la creciente utilización detrasplantes autólogos. Lo que evitara inmunoterapias.Estos trasplantes poseerán patrones predeciblesde vascularización e inervación, fundamentalespara recuperar la función óptima.Los productos de Ingeniería Tisular se basan en biomateriales novedosos que integrancélulas Stem/ progenitoras capaces de auto-renovarse o bien de diferenciarse en tiposcelulares específicos. (neuronas, osteoblastos, condrocitos, queratinocitos) Thirumala S, Goebel W. S, Woods E. Clinical grade adult stem cell banking. Organogenesis. 5: 3. 143 – 54. 2009
  23. 23. BIOGE ® Los Factores de crecimiento son la clave para el pasaje de la fase hemostática a la regenerativa. Esta última la disparan• L Es un producto biológico basado en la aplicación de factores de mediadores mitóticos de las células mesenquimales y promotores de la angiogénesis. crecimiento obtenidos de un concentrado plaquetario, preparado mediante el fraccionamiento por gradiente de densidad de sangre autóloga; al combinarse con un activador, se constituye un "gel" que al ser aplicado localmente, en forma tópica sobre una herida, potencia los mecanismos de regeneración de manera rápida y eficaz.
  24. 24. FACTORES DE CRECIMIENTO PRESENTES EN BIOGEL.®• Factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF).• Factor de crecimiento de transformante-beta (TGFβ).• Factor de crecimiento fibroblástico (FGF).• Factor de crecimiento tipo insulina (IGF).• Factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF).• Factor de crecimiento epidérmico (EGF).
  25. 25. APLICACIONES• Los campos de aplicación de BIOGEL® son muy amplios, actualmente la odontología y Cirugía estética son los más habituales.• Odontología. Alvéolo post-extracción Colocación de implantes. Levantamiento de piso de seno. Relleno de defectos óseos. Tratamiento periodontal. Comunicaciones bucosinusales. Fístula buconasal.
  26. 26. Otros usos:Cirugía Maxilofacial, Oral e Implantología.Reconstrucciones mandibulares, injertos óseos, reparación de senos, implantesdentales, fisuras alveolares y sellado de membranas.Traumatología.Artroplastias, prótesis e implantes, fusión espinal, tratamiento defracturas, rellenos, defectos óseos, injertos óseos, tratamientos de regeneracióncondro articular, infiltraciones intra articulares y regeneración ósea guiada.Cirugía Plástica y Reconstructiva.Lifting de cara y cuello, peelings faciales, rino-plastias, mamoplastias, heridasno cicatrizantes, injertos de piel donante y receptor, reconstrucción de nervios ylipoescultura / auto injerto de grasa.Medicina Estética.Bio estimulación cutánea, auto transferencia de grasa, tratamiento antienvejecimiento, rellenos, post-peelings.
  27. 27. V Seguridad: por tratarse de un producto totalmente autólogo,E elimina cualquier riesgo de transmisión de enfermedades. Rapidez: Preparación de forma inmediata 15-20 minutos.N Facilidad de uso: es una técnica sencilla que sólo requiere la activación del plasma.T Fácil manipulación: debido a su consistencia, permite un buen manejo del producto.A Eficacia: Propicia una cicatrización y maduración ósea del transplante mas rápida y de buena calidad.J Costo accesible: considerando la seguridad y efectividad queA brinda.S
  28. 28. JUAN CARLOS MUNEVAR N
  29. 29. REGENERACION TISULAR & STEM CELLS EN CIRUGIA ORAL & MAXILOFACIAL
  30. 30. Aproximadamente 1’500.000 sujetos se someten a reconstrucción cráneo facial por año: * Malformaciones congénitas. * Resección de tumores. * Deformaciones post-traumáticas. De los cuales el 20% presentan pérdida de función pese a la reconstrucción. 30.000 de esos pacientes sufren problemas de morbilidad del sitio relacionados con reconstrucción de injertos. Las estructuras pérdidas con el defecto tienen funciones especificas y el reemplazo es complicado. Ej: El cierre de un defecto óseo se asocia con la transferencia de tejido (un colgajo) que no restaura totalmente la función de la parte pérdida. La transferencia de tejido se relaciona con morbilidad del sitio donante , acompañada de infección y pérdida de función. García- Godoy F. Tissue engineering. DENTAL CLINICS OF NORTH AMERICA. Vol 50. 2. 2006 Baum B, Mooney D. The impact of tissue engineering on dentistry. JADA. 131. 309 – 18. 2009.
  31. 31.  En CIRUGIA MAXILOFACIAL es particularmente importante desarrollarreemplazos de tejidos (biomiméticos) y estrategias de implementación.El reemplazo y la regeneración tisular enCIRUGIA MAXILOFACIAL es complejoporque: Se deben tener en cuenta funciones basadas en estructuras tridimensionales constituidas por tejidos duros (esqueleto craniofacial, dientes) y blandos (piel, mucosa, músculos): - la expresión facial, - la fonación, - la masticación.Se deben diseñar enfoques biotecnológicos novedosos que estimulen la regeneracióntisular evitando efectos colaterales por materiales biocompatibles y/o relacionadoscon la remoción ósea
  32. 32. ESTRATEGIAS DE INGENIERIA TISULAR EN ODONTOLOGIA REGENERATIVAENFOQUES CONDUCTIVOS ENFOQUES INDUCTIVOS TERAPIA GENICA FACTORES SOLUBLES Transferencia de genes por medio de vectores a células diferenciadas Próximos 10 – 20 años IMPLANTES DENTALES SCAFFOLDS Fibrosis quística, distrofiaREGENERACION TISULAR GUIADA muscular, neoplasias, etc. Baum B, Mooney D. The impact of tissue engineering on dentistry. JADA. 131. 309 – 18. 2009.
  33. 33. (BMP’s; TGF B; PDGF; IGF) (TNF; IL-6; IL-4) (Sustancia P, CGRP, VIP) FACTORES SOLUBLES CELULAS MATRICES • Biológicos: PRP, colágeno, • Factores de crecimiento • Células Stem Adultas chitosan, de cadáver. (BMP’s; TGF B; PDGF; IGF) Epidérmicas; MSC; HSC. •Biopolímeros: Acido poli –L- • Citocinas (TNF; IL-6; IL-4) • Células diferenciadas glicólico• Neuropéptidos (Sustancia P, Osteoblastos, condrocitos, • Biocerámicas: TCP, HA. CGRP, VIP) neuronas • Inertes: Titanio, Zirconio. • Semiconductores: biosensores
  34. 34. DEFORMIDADES CRANEO FACIALES MICROSOMIA HEMIFACIAL - ESBOZO CONDILAR.Síndromes que provocan Microtia: - MALFORMACIONES SEVERAS DEL--Síndrome de Treacher Collins PABELLON AURICULAR--Síndrome de Potter--Trisomía 18 - ANOTIA--Síndrome de Beckwith-Wiedemann--Trisomía 13--Síndrome de Rubinstein-Taybi--Síndrome de Smith-Lemli-Opitz CORTESIA Dr. HUMBERTO FERNANDEZ. SERVICIO CRANEO ORBITO. HOSPITAL SIMON BOLIVAR
  35. 35. PARRY ROMBERG SYNDROME
  36. 36. PATOLOGIA A.T.M. DEGENERACION OSEAS DE ATMTMJ CONCEPT CORTESIA Dr. HUMBERTO FERNANDEZ. SERVICIO CRANEO ORBITO. HOSPITAL SIMON BOLIVAR REMPLAZO ARTICULAR
  37. 37. Impresora de inyección que imprime imágenes digitales y las importa aun software que diseña la matriz 3D.
  38. 38. IMPLANTOLOGIA ORAL
  39. 39. CIRUGIA RECONSTRUTIVA Y ONCOLOGICA • OSTEORADIONECROSIS • OSTEONECROSIS (BIFOSFONATOS) • INJERTOS OSEOS (CRESTA ILIACA, PERONE) • INJERTO FASCIOMIOCUTANEO
  40. 40. Se utilizó un biomimético construido a partir de DPSC’s cultivadas en una matriz de esponja decolágeno para inducir regeneración ósea oro-maxilo-facial en pacientes con extracción indicada de 3molares.El propósito de la ingeniería tisular es la regeneración de tejidos mediante el uso combinado debiomateriales y mediadores biológicos para proveer de novedosas herramientas y estrategiasterapéuticas a la medicina y odontología regenerativas.Los auto injertos producen una rápida regeneración ósea , con una óptima calidad y cantidad alcompararlos con técnicas estándar empleadas comúnmente para regeneración tisular guiada einjertos óseos de distintos orígenes.OBJETIVO:Demostrar que las células DPSC`s pueden usarse para regenerardefectos óseos en humanos.
  41. 41. MATERIALES & METODOS Aspectos éticos: •Comité de ética Universidad de Nápoles, Italia. •Consentimiento informado Selección de pacientes:2 terceros molares inferiores incluidos: Exodoncia indicada Ausencia de enfermedades sistémicasSitio Control (C) Sitio Test (T) Ausencia de embarazo. No consumo de medicamentos. 17 PACIENTES (Evaluación postquirúrgica 7 días; 1 – 3 meses después.) Se aislaron las DPSC’s de los 3 molares superiores 7 pacientes se les realizo seguimiento antes del procedimiento de regeneración ósea un año después. 6 hombres 1 mujer
  42. 42. Análisis del fenotipo Stem por citometría de flujo AntiCD34, Antiflk-1,Las células Stem obtenidas in vitro fueron depositadas en suspensión con una jeringa en una matriz de esponjas de colágeno Implante DPSC’s / matriz Implante matriz sin células se coloco en el sitio T se coloco en el sitio C
  43. 43. Implante Matriz sin células Sitio C Implante Bioconstructo células Stem Sitio T17 PACIENTES (Evaluación postquirúrgica 3 meses después.) Una biopsia ósea: EVALUACION HISTOLOGICA INMUNOFLUORESCENCIA Anti-osteocalcina Análisis estadístico Test T- Student Anti-osteonectina P<0.05 Anti-PAL Anti-BMP Anti-VEGF 7 PACIENTES (Evaluación postquirúrgica 1 año)
  44. 44. RESULTADOS Las DPSC´s de 3 molares expresaron el fenotipo CD34 / Flk-17 días después de implantar las esponjas NO se observaron diferencias entre los sitios T y C 30 días después dela cirugía se observaron diferencias entre los sitios TyC Mayor tasa de mineralización en los sitios T
  45. 45. 3 M E S E S después de la cirugía se observaron diferencias entre los sitios TyC Los sitios T estaban regenerados y el nivel de la cortical más alto en comparación con los sitios CFigura B. Agrandamiento radiográfico del sitio T; la flecha roja indicala unión amelo - cementaria; la indica la mínima exposición de la raíz del segundo molar por la regeneración ósea El análisis histológico revela una mejor formación ósea en el sito T (A) que en el sitio C (B) a los 3 meses.
  46. 46. Evaluación 3 meses post cirugía por Osteonectina INMUNOFLUORESCENCIA en muestras de tejido óseo para detectar OSTEONECTINA, OSTEOCALCINA, PAL, BMP-2, VEGF. Osteocalcina PAL BMP-2 VEGF Control radiográfico 1 año después del injerto.Control negativo de isotipo FITC
  47. 47. • Aprobada la nueva ley de Técnicas de Reproducción Asistida (Octubre 2003)• Se permite la investigación con embriones congelados sobrantes…• En Europa se intenta unificar criterios…• Inglaterra, la más permisiva. Alemania, la más restrictiva…• La iglesia, en contra…• El Comité ético-científico internacional, a favor…
  48. 48. “La obtención de las células AS puede realizarse, fundamentalmente, aislándolas del tejido apropiado de un ser humano adulto, inclusofallecido, mientras que para la obtención de las células ES se requiere destruir un blastocisto” SEBBM. Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular. 2002
  49. 49. Las células AS son el gran presente. Aparentemente no generan ningún conflicto ético-legal y están proporcionando grandes logros.Sin embargo tienen menos potencial que las ES y, además…
  50. 50. • ¿Cuántos tipos existen?• ¿En qué tejidos se encuentran?• ¿Cuáles son las fuentes principales?• ¿Qué señales regulan su proliferación y diferenciación?• ¿Existirá algún tipo capaz de generar por sí sola cualquier órgano o tejido?
  51. 51. • Ciencias básicas EMBRIOGENESIS VIAS DE SEÑALIZACION • Aplicaciones terapéuticas BIOMIMETICOS REGENERACION TERAPIA GENICA • Investigación clínica NEOPLASIAS

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