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ColfarmaWeb_Sitio > Científica > Nanofarmacias > NANOFARMACIA CAPITULO III: El GUSANO de SEDA, la ARAÑA y la producción de Tejidos Humanos  

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NANOFARMACIA CAPITULO III: El GUSANO de SEDA, la ARAÑA y la producción de Tejidos Humanos

Por los Farm. S.Sgroi y D.P. Fernández

La piel constituye el órgano más grande del cuerpo humano, protegiéndolo del medio ambiente, contra fuerzas mecánicas, factores químicos, radiaciones, cambios de temperatura, microorganismos, etc. Tiene funciones vitales para el organismo como reserva de grasas, eliminación de desechos, equilibrio hidroelectrolitico, etc. etc. pero también tacto, temperatura, presión, dolor, expresiones, etc. que hacen necesario su restablecimiento cuando sufre daños.

Hasta hace poco tiempo, restaurar un órgano o mejorar las funciones de algunos tejidos y órganos lesionados, requería de la cirugía de trasplante a partir de órganos y/o tejidos de donantes.- Con el desarrollo de la Nanociencia, la ingeniería de tejidos ha logrado, mediante el cultivo de células in vitro, producir tejidos que reemplazan a los lesionados. Los logros obtenidos se refieren al cultivo de piel, córnea, cartílago, hueso, músculo, tejido nervioso y tejido glandular, entre otros.

La reconstrucción de tejidos se logra armonizando las funciones entre las células que se desarrollarán, los factores estimulantes de crecimiento moléculas de señalización, nutrientes, etc. y los andamios o soportes.

Las células provenientes del mismo individuo se trasplantan sobre un soporte, o sustrato o andamio para que puedan proliferar. Estas segregan sus propias matrices extracelulares y estimulan la formación de nuevos tejidos, siempre en un medio adecuado. Durante este proceso el sustrato se va degradando y puede llegar a desaparecer cuando el nuevo tejido esta conformado.

Son fundamentales los factores estimulantes de crecimiento (FCE) que se agregan para inducir, acelerar y mejorar la formación del tejido (las células que están en expansión, necesitan también de los nutrientes a semejanza de lo que ocurre en el cuerpo humano). (se describen más adelante).

En cuanto al andamio, soporte o armazones para el crecimiento y diferenciación celular del nuevo tejido, se puede utilizar la seda del gusano de seda  Bombyx mori, que contiene dos proteínas altamente biocompatibles y biodegradables; una fibrosa como la fibroína, que ofrece una gran versatilidad en todas sus presentaciones y propiedades importantes como resistencia mecánica, biocompatilidad, es biodegradable, porosa, maleable y con  reactividad química en su superficie que permite la adhesión de todo tipo de moléculas bioactivas. Estas propiedades la convierten en un andamio o sustrato casi ideal para el crecimiento y diferenciación de células humanas.

La seda del Bombyx mori también contiene sericina que es una proteína constituída por 18 aminoácidos, muchos de ellos hidrofílicos lo que le otorga solubilidad y absorción de agua; de sustancias albuminoideas, grasas, resina y colorantres que desempeña el papel de cementación, de protección y mantiene y promueve la retención de humedad en la epidermis por largas horas logrando que la textura mejore.La sericina Tiene también actividad antibacteriana, antioxidante y antimicótico que ayuda al inhibir el crecimiento de microorganismos en el nuevo tejido.

La seda de la tela de  araña también se puede utilizar como andamio o soporte para desarrollar tejidos humanos; son muchísimas las especies de arañas que fabrican sus telas, pero como  ejemplo de las más conocida, citamos a la araña africana (Euprosthenops australis), la europea de jardín (Araneus diadermatus) y otra muy conocida como la (Argiope trifasciata)  son las especies más estudiadas y de la cual se observa que la estructura tridimensional de la seda esta formada por moléculas de proteínas entrelazadas y aminoácidos.

La seda de la tela de araña es más fuerte que el acero y que el kevlar de la misma medida y tiene una elasticidad del 135 % de estiramiento antes de romperse; lo que indica que no existe hasta ahora, ningún otro material que cumpla con estas propiedades y es por ello que también se puede utilizar como andamios de tejidos; pero el inconveniente que se tiene, es la imposibilidad de criaderos de arañas, en razón de que las mismas son solitarias, agresivas, difíciles de criar y de riesgo en su manipulación.

Otra alternativa de soporte o andamio tridimensional donde se  desarrollan las células implantadas, puede estar constituido por mallas o geles de materiales biológicos como el colágeno o la fibrina o también esponjas de compuestos sintéticos como el ácido poliláctico o poliglicólico.

Respecto a los factores estimulante o factores de crecimiento de tejidos, (es decir, los que ayudan a las células implantadas en el andamio a que se desarrollen), son varios (mucho de los cuales son de difícil acceso al conocimiento o son parte de patentes); pero mencionaremos factores de crecimiento epidérmico, denomiados (FCE), que es un grupo de polipéptidos biológicamente activos y que constituyen una cadena de 53 residuos de aminoácidos, identificados en su secuencia, con un peso aproximado de 6.045 Daltons y que inducen la proliferación de cualquier cultivo de células de origen epidérmico. Los factores de crecimiento se encuentran incluidos dentro del grupo de las citocinas.

Otros ejemplos: Los factores de crecimiento de fibroblastos, contribuyen a la repitelización de los tejidos dañados durante la cicatrización (FGF-2 y KGF (FGF-7) y por dicha razón se utilizan como estimulantes del crecimiento de nuevos tejidos criados en andamios.

En humanos, estos factores de crecimiento se encuentran en las membranas de casi todas las células; pero principalmente se producen en el Duodeno y particularmente en las glándulas de Brunner y en las glándulas submaxilares.

Para que el tejido se desarrolle sobre el andamio, también se les aplican medios de cultivos; y citaremos uno de los más experimentados denominado DMENa (Dulbecco’s Modified Eagle’s Médium) cuyos componentes están constituidos por sales minerales, aminoácidos, vitaminas y otras sustancias.

Entre los minerales mencionamos algunos de ellos: cloruro de calcio y agua, cloruro de potasio, sulfato de magnesio, cloruro de sodio, fosfato ácido de sodio.

Entre los aminoácidos: glicina, L-arginina, L.-isteina, L.-glutamina, L-histidina, L-fenil-alanina, L-treonina, L-triptofano.

Entre las vitaminas: ácido fólico, niacinamida, inositol, piridoxina, riboflavina.

También utiliza el agregado de d-glucosa.

Hacemos una breve descripción respecto a la toma de muestra de tejido humano más utilizado para desarrollar tejido artificial y luego realizar el implante. Si bien las muestras se pueden obtener de distintas fuentes; las más utilizadas son: piel de espesor total (dermis y epidermis), mucosa oral (estroma y epitelio) y vejiga urinaria.  Se debe utilizar una técnica estéril para la obtención de la muestra aplicando antisépticos en la zona a extraer la muestra, utilizando anestesia local o total según el caso. La muestra obtenida se lava brevemente con suero fisiológico estéril y se coloca en un medio de transporte totalmente estéril a 4º C, donde se mantiene hasta su procesamiento que debe ser a la mayor brevedad; ese medio de transporte esta constituido, entre otros elementos, por: alta concentración de antibiótico como Penicilina G, Estreptomicina y antimicóticos como Anfotericina B, para evitar una eventual contaminación de la muestra.

Aplicada la muestra de tejido en el andamio o soporte donde se desarrollará, se agregan los medios de cultivos ya descriptos, los factores de crecimiento, etc.

 

CURIOSIDADES:

Expertos de la Universidad de Wyoming, intentan crear un hilo tan fuerte como la tela de Araña, con la misma abundancia de seda que fabricaron los gusanos. Respecto a su peso la tela de Araña es más fuerte que el acero, pero como es difícil su obtención, modificaron genéticamente al gusanos de seda con genes de arácnidos para obtener un hilo resistente y en mayor cantidad; logrando buenos resultados.

En la Universidad Estatalde Utah, de EE.UU. los científicos transfirieron el gen responsable de la producción de la tela de Araña, a un segmento del ADN que copia las mismas secuencias de control de ADN en la Cabra¸ logrando que las Cabras produzcan seda de Araña en su leche., Con la leche se efectúa la separación y filtrado, por un lado los glóbulos de grasa y por otro lado las proteínas. Luego se concentra y se somete a una solución de sal y se obtiene una proteína relativamente pura de seda de Araña que se puede hilar (el procedimiento completo no se divulgó por cuestiones de patente). Información de la corresponsal de prensa Latina en Washington y Londres, aparecido en www.bolpress.com.-

El Dr. Steven Kaganove, junto con el Instituto Molecular de Michigan de EE.UU. están desarrollando sangre artificial  que pueda servir de sustituto de la sangre natural. La solución que semeja sangre, esta constituida por dendrímeros solubles y térmicamente estables en el torrente sanguíneo. Este sustituto lleva el oxígeno a los distintos órganos vitales del cuerpo, permitiendo a los médicos tener el tiempo suficiente para tratar al paciente. Aporta 50 veces más oxígeno que los glóbulos rojas normales de la sangre y podría colaborar en mantener la vida  4 horas más de los pacientes afectados.

 

NANOETICA:  El Mundo Nano o Nanociencia busca colocarse en la vanguardia del debate científico-social al descubrir y presentar avances y resultados asombrosos de calidad y los especialistas provenientes de las ciencias de la ingeniería, la mecánica, la física, la química, la medicina, la farmacia, las ciencias sociales y hasta los empresarios y políticos pasan a ser dominantes por la manipulación de la materia a escala nanométrica y se  transforman en poderosos por el dominio de una  plataforma que impacta en todos los aspectos de nuestras vidas.

Es así quela Nanoéticareviste una gran importancia porque debe explorar y poner normas a las implicancias sobre la seguridad, equidad, privacidad e identidad  en el desarrollo dela Nanociencia.-

Así por ejemplo podemos aseverar que la Seguridad es importante porque las nanomáquinas y nanomateriales pueden desencadenar una nueva carrera armamentista e introducir riesgos de consecuencia global.

Respecto a la Equidad  debemos advertir que esta nueva Nanotecnologia otorgará una inmensa ventaja  a quienes la poseen y puede constituir un factor de poderío y un desequilibrio social, económico y político.

El riesgo en la Privacidad  puede estar dado en que las nanomáquinas podrán realizar el rastreo y vigilancia del entorno que nos rodea, y también el de nuestro cuerpo y extraer sin consentimiento información genética y fisiológica.

En cuanto a la Identidad, consideramos que no solo alterará el mundo en el que vivimos, sino que se modificará la noción misma que tenemos de la naturaleza ahora y de la humanidad, permitiendo la reforma, corrección y ampliación de los límites que separan las especies. La evolución biológica en pocos años cambiará radicalmente.

Estamos frente a una posible NUEVA EDAD DE ORO DE LA HUMANIDAD con el desarrollo de esta maravilla que llamamos Nanociencia…..pero, cuidado que se necesita un Código de Etica que permita un desarrollo beneficioso para toda la sociedad; los farmacéuticos comprometidos con la salud debemos participar activamente en este tema.

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Mientras Ud. estuvo leyendo este Capítulo, hay unos cuantos miles de máquinas de tamaño nanométrico funcionando dentro de su cuerpo; reproduciendo y guardando información, transportando, almacenando y procesando alimentos, repartiendo oxígeno, construyendo tejidos, enviando señales, manejando la energía del organismo. Nuestra biología tiene una base molecular y dentro de las mismas, las más importantes para la vida se pueden considerar Nanomáquinas por construir células, sistemas biológicos, órganos y mantener todo el organismo funcionando.

LA NANOESCALAes la escala de la vida tal como la conocemos. EL CONTROL DE LA NANOESCALA NOSAYUDARÁA COMBATIR LAS ENFERMEDADES EN EL MISMO CAMPO EN QUE ELLAS SE DESARROLLAN.

 

Bibliografía

 

Nanotecnología – Galo Soler Illia – Ed. Eudeba-2009

-Nanoética y neohumanidades – Antonio Lafuente (www.oei.es/noticias)

Retos Eticos de la Nanomedicina – Francesc F.Bozal – Revista Sideme- Nº 7 – enero-marzo 2011-Univ. de Valencia – España

-Piel y huesos humanos a partir de la ingeniería de tejidos – Fac. Medicina de la UNAM – Mexico -2012

-Curso de Introducción a la Biotecnología – Universidad para todos (Cuba)-Revista biotecnologica aplicada. Vl. 16 y 17.

-Ciencia y tecnología del siglo xxi – Iván B. el Vie – Noticias21.com-2012

-De la farmacia galénica a la nanomedicina-Dra. María J.Alonso Fernández-Academia de Farmacia de Galicia- 2010 Intelligent drug delivery systems: Polymeric micelles and hydrogels.-  Alvarez-LorenzoC., Concheiro A. – Mini Rev. Med. 2008.

-Centro de Cirugía Especial de Mexico, IAP –www.ccem.org.mx

-Fabricación de tejido humano en el laboratorio-una alternativa al trasplante de órganos-Mingorance,Miguel Alamitos (Fundación Hospital Clínica y Dpto. Histología de la Univ. de Granada.

-Los factores de crecimiento epidérmico humano y la revitalización cutánea – Dr. R.Alejandro Sánchez Almanza – México.

-Reconstrucción de tejidos y órganos utilizando ingeniería tisular – German F. Falke y Anthony Atala- Arch.argent.pediatr.2000-98(2): 103.

Journal of Drugs in Dermatology – Volúmen 8 – Número 5 (suplemento) (Role of Physiologically Balanced Growth Factors in Skin Rejuvenation).

-Revista Cubana de investigaciones biomédicas- enero-marzo 2010 – Aproximación al cultivo de condorcitos en la Univ. Nac. de Colombia. Reporte técnico- Nancy Stella Landinez Parra y otros.

-Evaluando las diferentes aplicaciones que se da a las dos proteína formadoras del capullo del gusano de seda Bómbix mori – Fernanda Paulina Tupiza Amores – www.repositorio.espe.edu.ec.

-Usos médicos de la seda. – Manuel Elices, José Pérez Rigueiro y otros-Rev. De Investigación y ciencia- España agosto 2011.

-La seda como biomaterial en medicina regenerativa – José Luis Cenis – Inst. Murciano de Invest. Y Desarrollo Agrario y Alimentos – España.

Creado el 29/06/2015 10:48  por cursos 
Última modificación realizada el 29/06/2015 10:48  por cursos 





 
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