Tesis doctoral de Nuno Miranda Guerra Coelho
Los primeros eventos moleculares que tienen lugar en la interfaz del biomaterial imitan en cierta medida la interacción natural entre las células y la matriz extracelular. En esta tesis se describe el comportamiento del colágeno tipo iv (col iv) – el principal componente estructural de la membrana basal ¿ adsorbido por parte del biomaterial con aplicación en la ingeniería de tejido vascular. Se estudió la cinética de adsorción del col iv en los materiales modelo con distinta mojabilidad, química y carga, así como la influencia de estos parámetros en la organización molecular de la capa de proteína adsorbida. Determinamos de qué modo afectaba la organización proteica a la posterior interacción celular. Estudios de afm revelaron un patrón de adsorción de col iv específico dependiente del sustrato variando la deposición de moléculas simples hasta llegar a formar una de malla a concentraciones mas altas de revestimiento, característico de sustratos hidrófilos y funcionalizados con grupos nh2. Al contrario, la formación de redes complejas que consisten en agregados moleculares, se encuentran en superficies hidrófobas y funcionalizadas con grupos cooh. Estructuras complejas también se encontraron cuando una familia de sustratos modelo con una densidad variable de grupos oh, ch3 y nh2 fueron utilizados. Células endoteliales del cordón umbilical humano (huvec) así como fibroblastos del mismo origen, fueron empleados para estudiar la respuesta biológica sobre estos sustratos. Se encontró que los fibroblastos no sólo interactúan con el col iv adsorbido sino que también tienden a reorganizarlo hacia un patrón fibrilar. El patrón de reorganización es fuertemente dependiente de las propiedades superficiales de dicho material. Siguiendo la tendencia de adsorción nh2> ch3> cooh> oh el patrón de reorganización del col iv aumenta con la reducción de la cantidad de proteína adsorbida. Sin embargo, las células interactúan mejor en superficies hidrófilas y nh2, actuando así independientemente de la cantidad de col iv adsorbida. Esta tendencia fue confirmada por las mediciones cuantitativas de la adhesión y del área celular, así como la expresión de p-fak, integrina alfa 1 y alfa 2, reflejando un buen funcionamiento de la maquinaria de adhesión celular. Este es el primer estudio que aborda la relación entre la observación microscópica de la reorganización del col iv adsorbido con su comportamiento dinámico en la escala nanométrica. Encontramos que las células remodelan el col iv de dos maneras distintas: mecánicamente y por degradación proteolítica. Asi mismo, también hemos identificado el papel de la fibronectina en el proceso de reorganización del col iv y la participación de la mmp2 y mmp9 en la actividad de degradación de ambos tipos celulares (huvec y fibroblastos). La actividad de degradación fue posteriormente cuantificada por la liberación de col iv marcado con fitc y por zimografia. Finalmente, encontramos que en el ambiente hidrofóbico la actividad de degradación se sobrepone a la de reorganización, con lo que corrobora la alteración morfológica de las células, así como el bloqueo de la maquinaria de adhesión celular y la incapacidad por parte de las células huvec para formar capilares. en conclusión, estos resultados apoyan nuestro punto de vista, en el cual la capacidad de las células para remodelar las proteínas adsorbidas a la superficie afecta fuertemente el comportamiento biológico del biomaterial. Estos resultados también demuestran que una funcionalización química apropiada (nh2, oh) combinada con la pre-adsorción de col iv, es una modificación biomimética prospectiva que podría proporcionar información para una mejor endotelización de implantes cardiovasculares.
Datos académicos de la tesis doctoral «Dynamic behavior of type iv collagen at cell-biomaterial interface«
- Título de la tesis: Dynamic behavior of type iv collagen at cell-biomaterial interface
- Autor: Nuno Miranda Guerra Coelho
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 25/05/2012
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- George Altankov
- Tribunal
- Presidente del tribunal: María pau Ginebra molins
- yannis f. Missirlis (vocal)
- (vocal)
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