TEJIDO DE PIEL

Advanced Drug Delivery Reviews 128 (2011) 352–366

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Advanced Drug Delivery Reviews

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Ingeniería de tejidos de piel — Aplicaciones in vivo e in vitro ☆

Florian Groeber a,b,1, Monika Holeiter a,c,1, Martina Hampel a,b, Svenja Hinderer a,c, Katja Schenke-Layland a,c,⁎

a Department of Cell and Tissue Engineering, Fraunhofer-Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology (IGB), Nobelstrasse 12, 70569 Stuttgart, Germany

b Institute for Interfacial Engineering, Nobelstrasse 12, 70569 Stuttgart, Germany

c Faculty of Medicine, Eberhard Karls University Tübingen, Silcherstrasse 7, 72076 Tübingen, Germany

Informe del artículo

Historia del artículo:

Recibido: 17 de noviembre de 2010

Aceptado: 5 de enero de 2011

Disponible en línea 15 de enero de 2011

Palabras clave:

Ingeniería de Tejidos Matriz extracelular

Piel

Modelos in vitro

Queratinocitos

Melanocitos

Resumen

En los últimos años se ha alcanzado logros significativos en el desarrollo de sustitutos generados por ingeniería in vitro que imiten la piel humana, ya sea que se utilicen como injertos para reemplazar la piel que se ha perdido o para establecer modelos de piel in vitro basado en humanos. Este artículo resume los avances de las aplicaciones in vitro e in vivo de piel generados por Ingeniería de Tejido. Asimismo, reconocemos los recientes esfuerzos en el diseño de complejos modelos de enfermedades en placa para estudios que van desde la etiología de la enfermedad hasta el desarrollo e investigación de medicamentos.

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© 2011 Elsevier B.V. Todos los derechos reservados.

Contenido

1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353

2. Aplicaciones in vivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353

2.1. Aloinjertos y autoinjertos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353

2.2. Sustitutos de piel generados por Ingeniería de Tejidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354

2.2.1. Sustitutos epidérmicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354

2.2.2. Sustitutos dérmicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354

2.2.3. Sustitutos dermo-epidérmicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354

3. Aplicaciones .in vitro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356

3.1. Modelos in vitro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357

3.2. Modelos de espesor total in vitro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359

4. Enfermedades de la piel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360

4.1. Modelos de piel con soriasis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360

4.2. Modelo melanoma in vitro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360

4.3. Modelo de cicatrización de heridas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361

4.4. Modelos de infección in vitro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361

4.4.1. Candida Albicans. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361

4.4.2. Modelo de Herpes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362

5. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363

Reconocimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363

Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363

☆ Esta revista forma parte de Advanced Drug Delivery Reviews, edición especial sobre “From Tissue Engineering To Regenerative Medicine — The Potential And The Pitfalls.”

* Correspondiente a: K. Schenke-Layland, Dept. of Cell and Tissue Engineering, Fraunhofer IGB, Nobelstrasse 12, 70569 Stuttgart, Germany. Tel.: +49 711 970 4082; fax: +49 711

970 4158.

Correo electrónico: katja.schenke-layland@igb.fraunhofer.de (K. Schenke-Layland).

1 Ambos autores contribuyeron de la misma manera en este documento.

0169-409X/$ – ver carátula © 2011 Elsevier B.V. Todos los derechos reservados. doi:10.1016/j.addr.2011.01.005

F. Groeber et al. / Advanced Drug Delivery Reviews 128 (2011) 352–366

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1. Introducción

La piel es el órgano más grande que tienen los mamíferos, sirve como barrera protectora entre el cuerpo humano y el ambiente que los rodea. Ésta resguarda los órganos internos y protege al cuerpo de agentes patógenos y microorganismos, por eso se encuentra expuesta directamente a factores químicos, mecánicos, térmicos y microbianos que pueden ser nocivos. En los últimos 25 años se ha llevado a cabo grandes esfuerzos para crear sustitutos que imiten la piel humana. Esto fue posible debido a los avances de la Ingeniería de Tejidos (IT), utilizándolos en aplicaciones clínicas, en donde se promueve la cicatrización de heridas severas y crónicas, o utilizado como complejos sistemas de prueba en humanos que simulan órganos para investigaciones básicas o farmacéuticas [2]. En la IT de piel se combinan diversos materiales biológicos y sintéticos con células cultivadas in vitro para generar tejidos funcionales. (Fig.1) [3]. Un aspecto determinante es la expansión ex vitro, ya requerida para obtener el número suficiente de células necesarias para el tratamiento, preservando la funcionalidad y el fenotipo normal de las células. Es solo de esta manera que estas células se pueden utilizar para la generación de sustitutos de piel, adecuados para los trasplantes, o como una sistema de prueba in vitro. [4,5]. Evidentemente, este último aspecto es de sumo interés en el área de la Ingeniería de Tejidos de piel.

En este artículo de revisión resumimos las aplicaciones in vivo e in vitro de la piel generada por Ingeniería de Tejidos. Asimismo, resaltaremos los novedosos esfuerzos en el diseño de los recientes modelos de enfermedades en placa con fines de investigación que van desde la etiología de la enfermedad hasta el desarrollo y detección de fármacos.

2. Aplicaciones in vivo

Existen muchas razones por las que se daña la piel: desorden genético, traumas severos, heridas crónicas o intervenciones quirúrgicas. Las quemaduras son una de las causas más comunes de la mayoría de lesiones cutáneas. Cuando la piel se daña, se da inicio a una serie de hechos complejos: las células inmunes son atraídas hacia área dañada, los fibroblastos generan una nueva matriz, a esto le sigue la reepitelialización

de los queratinocitos y finalmente la revascularización de la herida. [6] Este complicado proceso de cicatrización se da de manera simultánea y controlada a través de varios factores de crecimiento y citoquinas [7]. Sin embargo, si la cascada de coagulación se daña en algún momento, la cicatrización tardaría la herida podría volverse crónica. Cuando la zona afectada es demasiado grande y, en consecuencia, esta no se puede tratar con las técnicas convencionales, el paciente podría morir. Los defectos de la piel se pueden clasificar de acuerdo a la profundidad de la herida I) heridas epidérmicas II) heridas de espesor parcial superficial III) heridas de espesor parcial profundo IV) heridas de espesor total. [8] Las heridas de la categoría I a la III pueden regenerarse por la misma capacidad de cicatrización que tiene la piel, la cual empieza con la migración de queratinocitos de los bordes de la herida o de los folículos pilosos y glándulas sudoríparas en el resto de la dermis. [9-11] Por otro lado, las heridas de espesor total más severas se caracterizan por la destrucción total de los elementos regenerativos epiteliales que residen en la dermis. Por lo tanto, solo es posible la epitelialización de los bordes de este tipo de heridas. El tamaño de la herida es un factor crítico para la epitelialización.

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