THE ART OF JOINING THE SYNTHETIC AND THE NATURAL TOGETHER
Autor: Andreu Boix Torres
Centre: INST.REGUISSOL
Document:
candidateuvic.pdf
(46.71 MB)
Els òrgans són escassos, i tenir accés a un trasplantament, és un procés que, a dia d’avui, presenta una dificultat més alta del que tots ens estimaríem. D’aquí sorgeix l’enginyeria de teixits i els biomaterials, per substituir sistemes biològics.
El projecte presentat consisteix a conèixer les interaccions biològiques entre teixits i biomaterials, mostrant com de multidisciplinària és la bioenginyeria.
L’estructura d’aquest projecte ha estat dividida en una franja teòrica i una de pràctica. La primera consta d’una contextualització dels estudis realitzats a la segona, on aquests són portats a terme als laboratoris de l’IBEC (Institut de Bioenginyeria de Catalunya).
Per tal d’aclarir les explicacions que segueixen, és necessari definir el terme scaffold. Es tracta d’un biomaterial que permet el creixement cel·lular dins seu actuant com a estructura base per a la reconstrucció de teixits.
Els estudis mencionats anteriorment són quatre:
1. La descel·lularització d’un cor de ratolí, per mostrar com un òrgan pot ser també un scaffold natural.
2. La fabricació de scaffolds 3D, seguits per una tècnica de subministrament de medicaments, en dos experiments.
3. Un assaig CAM per tal d’induir la creació de nous vasos sanguinis en scaffolds (l’angiogènesi). Es comprova si el calci és o no un factor que pot induir aquesta propietat.
4. Càlculs i mesures del pH i el calci alliberat per les partícules en els scaffolds de l’assaig CAM.
5. Un staining fluorescent dels scaffolds amb cèl·lules implantades, per entendre la seva
morfologia.
L’objectiu principal d’aquest projecte és comprendre com les cèl·lules es comporten en diferents contexts i observar com aquestes s’adapten a diferents senyals biològics i químics, així com també ho és demostrar la importància que té i tindrà la bioenginyeria en la nostra societat. Una gran contribució que aporta aquest treball és la divulgació de tants documents, treballs i articles que s’han revisat per atorgant un ampli endinsament dins d’aquest món.
Tot i això, hi ha altres objectius: utilitzar tècniques modernes, absorbir, comprendre i ser capaç d’interpretar els fonaments de la bioenginyeria: ser capaç de resumir allò que s’ha après i gaudir a l’hora de difondre els coneixements adquirits.
Com ja s’ha mencionat, aquest projecte ha estat dividit en dues parts. Primerament, la franja teòrica abasta els següents quatre capítols:
1. Una introducció sobre l’enginyeria de teixits.
2. Biomaterials.
3. Scaffolds.
4. Les interaccions entre cèl·lules i superfícies de materials.
D’altra banda, a la franja pràctica és on comença l’experimentació i on s’utilitzen tota la sèrie de dispositius. Des de bioimpressores 3D fins a marcadors de pH com la fenolftaleïna, passant per la tècnica d’electrospinning, bombes de xeringa (syringe pump), microscopis, espectrofotòmetres i fins i tot incubadores! A més, s’ha utilitzat el software d’edició d’imatge ImageJ per tal de millorar la qualitat i la distinció de les imatges obtingudes prèviament amb el microscopi.
Hi ha sis experiments en aquest treball, i conseqüentment, sis hipòtesis específiques:
• Un òrgan pot ser un scaffold natural.
• Si la concentració de clorur de sodi és major, l’scaffold és més rugós.
• Les cèl·lules poden ser encapsulades com a esferes i poden ser alliberades en una altra dissolució.
• El calci indueix l’angiogènesi.
• Amb les propietats lumíniques d’una solució (l’absorbància) podem esbrinar la concentraciód’una dissolució. Les cèl·lules s’adapten al seu entorn.
No només totes les hipòtesis van quedar verificades, sinó que els resultats van ser expressats mitjançant dades visuals, tant en format d’imatge com de gràfic. Tot i això, la part més important del treball ha estat tot l’endinsament dins la bioenginyeria que m’ha portat a qüestionar èticament la meva feina i entrar en un altre camp fonamental: la bioètica. Els resultats en si van ser absolutament gratificants, de la mateixa manera que ho va ser el fet de conèixer de ben a prop la metodologia que els científics realitzen durant la seva recerca. Aquest és un privilegi el qual he aprofitat des del primer moment i m’ha aportat grans valors.
El projecte presentat consisteix a conèixer les interaccions biològiques entre teixits i biomaterials, mostrant com de multidisciplinària és la bioenginyeria.
L’estructura d’aquest projecte ha estat dividida en una franja teòrica i una de pràctica. La primera consta d’una contextualització dels estudis realitzats a la segona, on aquests són portats a terme als laboratoris de l’IBEC (Institut de Bioenginyeria de Catalunya).
Per tal d’aclarir les explicacions que segueixen, és necessari definir el terme scaffold. Es tracta d’un biomaterial que permet el creixement cel·lular dins seu actuant com a estructura base per a la reconstrucció de teixits.
Els estudis mencionats anteriorment són quatre:
1. La descel·lularització d’un cor de ratolí, per mostrar com un òrgan pot ser també un scaffold natural.
2. La fabricació de scaffolds 3D, seguits per una tècnica de subministrament de medicaments, en dos experiments.
3. Un assaig CAM per tal d’induir la creació de nous vasos sanguinis en scaffolds (l’angiogènesi). Es comprova si el calci és o no un factor que pot induir aquesta propietat.
4. Càlculs i mesures del pH i el calci alliberat per les partícules en els scaffolds de l’assaig CAM.
5. Un staining fluorescent dels scaffolds amb cèl·lules implantades, per entendre la seva
morfologia.
L’objectiu principal d’aquest projecte és comprendre com les cèl·lules es comporten en diferents contexts i observar com aquestes s’adapten a diferents senyals biològics i químics, així com també ho és demostrar la importància que té i tindrà la bioenginyeria en la nostra societat. Una gran contribució que aporta aquest treball és la divulgació de tants documents, treballs i articles que s’han revisat per atorgant un ampli endinsament dins d’aquest món.
Tot i això, hi ha altres objectius: utilitzar tècniques modernes, absorbir, comprendre i ser capaç d’interpretar els fonaments de la bioenginyeria: ser capaç de resumir allò que s’ha après i gaudir a l’hora de difondre els coneixements adquirits.
Com ja s’ha mencionat, aquest projecte ha estat dividit en dues parts. Primerament, la franja teòrica abasta els següents quatre capítols:
1. Una introducció sobre l’enginyeria de teixits.
2. Biomaterials.
3. Scaffolds.
4. Les interaccions entre cèl·lules i superfícies de materials.
D’altra banda, a la franja pràctica és on comença l’experimentació i on s’utilitzen tota la sèrie de dispositius. Des de bioimpressores 3D fins a marcadors de pH com la fenolftaleïna, passant per la tècnica d’electrospinning, bombes de xeringa (syringe pump), microscopis, espectrofotòmetres i fins i tot incubadores! A més, s’ha utilitzat el software d’edició d’imatge ImageJ per tal de millorar la qualitat i la distinció de les imatges obtingudes prèviament amb el microscopi.
Hi ha sis experiments en aquest treball, i conseqüentment, sis hipòtesis específiques:
• Un òrgan pot ser un scaffold natural.
• Si la concentració de clorur de sodi és major, l’scaffold és més rugós.
• Les cèl·lules poden ser encapsulades com a esferes i poden ser alliberades en una altra dissolució.
• El calci indueix l’angiogènesi.
• Amb les propietats lumíniques d’una solució (l’absorbància) podem esbrinar la concentraciód’una dissolució. Les cèl·lules s’adapten al seu entorn.
No només totes les hipòtesis van quedar verificades, sinó que els resultats van ser expressats mitjançant dades visuals, tant en format d’imatge com de gràfic. Tot i això, la part més important del treball ha estat tot l’endinsament dins la bioenginyeria que m’ha portat a qüestionar èticament la meva feina i entrar en un altre camp fonamental: la bioètica. Els resultats en si van ser absolutament gratificants, de la mateixa manera que ho va ser el fet de conèixer de ben a prop la metodologia que els científics realitzen durant la seva recerca. Aquest és un privilegi el qual he aprofitat des del primer moment i m’ha aportat grans valors.