BIOINGENIERÍA DE CÉLULAS MADRE ORIENTADAS A LA ODONTOLOGÍA

Presentación del tema: "BIOINGENIERÍA DE CÉLULAS MADRE ORIENTADAS A LA ODONTOLOGÍA"— Transcripción de la presentación:

1 BIOINGENIERÍA DE CÉLULAS MADRE ORIENTADAS A LA ODONTOLOGÍA
ERICK ROJAS NP:100161 JOAN CANADELL NP: 61294

2 ¿QUÉ ES LA BIOINGENIERÍA?
La Bioingeniería es la fusión de la Ingeniería con la Biología Molecular que se encargan de regenerar los tejidos y órganos vivos mediante el uso de la tecnología.

3 ¿QUÉ ES LA BIOINGENIERÍA?
En el campo de la odontología los objetivos terapéuticos están orientados para aliviar el dolor y restablecer la función mediante: Regeneración de huesos Regeneración de cartílagos en patologías de la ATM Regeneración de tejidos que afectan a las glándulas salivales Regeneración de tejido nervioso Regeneración de tejido dental y de soporte Fabricación de dientes completos

4 ¿POR QUÉ USAR LA BIOINGENIERÍA?
La pérdida de los tejidos u órganos dañados por traumatismo, defectos congénitos y enfermedades adquiridas representa un problema grave para la salud de la población y la demanda de tratamiento médico y odontológico va en aumento.

5 ¿POR QUÉ USAR LA BIOINGENIERÍA?
Actualmente los tratamientos mas usados para reemplazar o reconstruir tejidos perdidos son: los injertos (autógenos, aloinjertos y materiales sintéticos llamados aloplásticos) Estos materiales tienen muchas limitaciones como son la poca disponibilidad de sitios donantes que se encuentren en el humano, el rechazo de los tejidos (aloinjertos) por parte del sistema inmune como respuesta adversa a diferencias genéticas, reabsorciones del injerto o enfermedades virales de transmisión.

6 ¿POR QUÉ USAR LA BIOINGENIERIA?
Mediante la bioingeniería se intenta eliminar todas estas limitaciones y se busca la manera de llegar a crear el material ideal de reemplazo para la pérdida de los tejidos. El material ideal sería aquel tejido nuevo que se cree a partir de tejido propio preexistente. Por ello la bioingeniería, para crear nuevos tejidos y órganos, combina materiales artificiales con moléculas bioactivas que inducen a la formación tisular o al crecimiento de células en el laboratorio.

7 ¿POR QUÉ USAR LA BIOINGENIERIA?
Las moléculas bioactivas mas usadas son: Los factores de crecimiento Proteínas de matriz extracelular La combinación de estos materiales puede ser realizada mediante procedimientos: Conductivos Inductivos Transplante de células (células madres totipotenciales, pluripontenciales o multipontenciales)

8 MODELOS DE ESTUDIO DE LA BIOINGENIERÍA
MODELO ENDÓGENO, DISTRACCIÓN OSTEOGÉNICA Crean hueso a partir de procesos naturales que ocurren en desarrollo tisular. MODELO RECOMBINACIÓN CON BASES PROTEICAS Colocación de factores de crecimiento exógenos para aumentar la inducción de hueso o cicatrización de un tejido MODELO BASADO EN GÉNES Inician la cascada de expresión génica para permitir el reclutamiento celular, la diferenciación, la producción de matriz y el ensamblaje ordenado de estructuras para la regeneración de tejidos

9 MODELOS DE ESTUDIO DE LA BIOINGENIERÍA
MODELO CONDUCTIVO Utilización de materiales de manera pasiva como las membranas para guiar la regeneración tisular. MODELO INDUCTIVO Colocación de células o factores como las proteínas morfogenéticas óseas (BMPs) que se activan en el sitio del defecto induciendo la formación de los tejidos.

10 MODELOS DE ESTUDIO DE LA BIOINGENIERÍA
MODELO DE CONSTRUCCIÓN COMPLEJA DE TEJIDOS/ÓRGANOS Depende del sitio donde se va a fabricar el tejido u órgano. a. Biorreactivos in vitro: utiliza moldes tridimensionales con complejos celulares para trasplantes eventuales b. Recipientes heterotópicos: utiliza células propias para trasplantes heterotópicos c. Donador exógeno: utiliza animales como donantes de órganos o tejidos

11 MODELOS DE ESTUDIO DE LA BIOINGENIERÍA
MODELO DE TRASPLANTE DE CÉLULAS Cuando un tejido es incapaz de cicatrizar un defecto, o cuando un tejido u órgano debe ser diseñado in vitro, o cuando se necesita regenerar el tejido u órgano in vivo en el propio organismo se usarán estos modelos con el uso de Células Madre.

12 ¿QUÉ ES UNA CÉLULA MADRE?
En el primer estado de la fecundación, el embrión unicelular (zigoto), tiene en su núcleo toda la información genética de un nuevo ser humano, el DNA de ese embrión esta totalmente legible, es decir que se pueden leer todos los genes. A las 24 horas se produce la primera división celular y el DNA en estos primeros estadios de división celular tiene la particularidad de no tener plegamientos en la cadena.

13 ¿QUÉ ES UNA CÉLULA MADRE?
Si separásemos artificialmente las dos primeras células del zigoto bicelular, comprobaríamos que cada célula por si sola podría generar un embrión. A estas células del embrión en sus fases iniciales capaces de generar un embrión se le llaman: CÉLULAS TOTIPOTENCIALES O CÉLULAS MADRE TOTIPOTENCIALES

14 ¿QUÉ ES UNA CÉLULA MADRE?
A medida que el embrión sigue su desarrollo y se van sucediendo mas divisiones celulares, las células embrionarias se van diferenciando hacia funciones y estirpes celulares determinados. Esto ocurre cuando el embrión ya está en fase de blastocito (7-14 días después de la fecundación) La diferenciación de estas células se produce por los diferentes plegamientos que se van produciendo en las cadenas de DNA que dejan ilegibles a los genes que no se van a necesitar expresar en cada tipo de célula

15 ¿QUÉ ES UNA CÉLULA MADRE?
Si en esta fase extrajéramos artificialmente las células de su Masa Celular Interna y las cultiváramos, nunca daría lugar a un embrión completo sino a estirpes celulares determinados por los genes que estén expresados. A estas células que tienen capacidad de dar lugar a cualquier estirpe celular pero no a un embrión completo se les llama: CÉLULAS PLURIPONTENCIALES o CÉLULAS MADRE PLURIPONTENCIALES

16 ¿QUÉ ES UNA CÉLULA MADRE?
En la siguiente imagen observaremos mas de cerca un célula madre, por medio de un microscopio con muchos aumentos, podremos percatarnos de detalles específicos de las células madre.

17 ¿DÓNDE ENCONTRAMOS CÉLULAS MADRE?
En los seres humanos las células madre se pueden encontrar en muchas partes como son en la médula ósea, la sangre periférica y la sangre del cordón umbilical. Hoy en día se ha demostrado que los dientes deciduos también proporcionan una fuente abundante de células madres adultas que tienen muchas utilidades biológicas

18 ¿DÓNDE ENCONTRAMOS CÉLULAS MADRE?
Las diferentes células madre que podemos encontrar en la cavidad bucal son: Células madre de la pulpa dental (DPSCs) Células madre del ligamento periodontal (PDLSCs) Células madre de la papila dental (ABSCs) Células madre de dientes temporales recién exfoliados (SHED) Células madre de la papila apical (SCAP) Células madre del folículo periapical (PAFSCs) Células madre mesenquimatosas derivadas del tejido adiposo (ADMSCs) Células madre de la médula ósea (BMSSC)

19 ¿DÓNDE ENCONTRAMOS CÉLULAS MADRE?
En la siguiente tabla podemos ver las diferentes opciones en las que podemos usar las células madre anteriores.

20 La pulpa de los dientes deciduos contienen muchas de las células madres adultas como son:
Células Mesenquimales Tienen la capacidad de dar lugar a una amplia gama de tejidos. Condrocitos Son células que generan cartílago y son útiles para los problemas de artritis o lesiones en las articulaciones. Odontoblastos Presentan la capacidad de generar tejido óseo Adipocitos Son células que pueden reparar el tejido cardíaco o son ideales para la cirugía reconstructiva facial.

21 ¿EN QUÉ SE USAN LAS CÉLULAS MADRE EN ODONTOLOGÍA?
El uso en odontología de células madre cada vez mas está siendo utilizada e investigada. A medida que se avanza en conocimientos se van aplicando en las diferentes opciones terapéuticas como son: Ingeniería de Hueso Ingeniería de Cartílago Ingeniería de Piel y Mucosa oral Ingeniería de Dentina y Pulpa dental Ingeniería de Glándulas Salivales Ingeniería para generar Dientes

22 ¿EN QUÉ SE USAN LAS CÉLULAS MADRE EN ODONTOLOGÍA?
Ingeniería de Hueso A diferencia de otras técnicas para resolver defectos óseos pequeños, con el uso de células madre se pueden utilizar en grandes defectos óseos y preformar grandes estructuras óseas, incluso pueden ser desarrolladas totalmente en laboratorios antes de ser utilizadas. También se han utilizados células madres mesenquimales extraídas de médula espinal de ratas y recombinadas con proteínas morfogenéticas óseas para neoformación ósea en implantes dentales En otras investigaciones se ha usado para reemplazar a los autotransplantes de malformaciones mandibulares de mas de 5 cm y evitando así crear otra lesión para poder solucionar otra

23 ¿EN QUÉ SE USAN LAS CÉLULAS MADRE EN ODONTOLOGÍA?
Ingeniería de Hueso En este caso se realizó en un paciente que tuvo una perdida de hueso mandibular de mas de 6 cm por causa de un tumor, se le escaneo con tomografía computarizada 3D y mediante un sistema informático se determinaron las dimensiones exactas que deberían crear para adaptarla a la zona afectada. Con los datos obtenidos se fabricó una malla de titanio que se rellenó con bloques de hueso, 7 mg de una proteína recombinante humana (BMP7) que estimula el crecimiento óseo y 20 ml de células pluripotenciales de la médula ósea del propio paciente y esta malla se implantó debajo de la axila derecha en el músculo latísimo del dorso. Una vez que se incubó y se sintetizó a las 7 semanas se implantó en la zona del defecto óseo en la mandíbula. A las 4 semanas del implante ya tenia restablecida la función de la mandíbula.

24 ¿EN QUÉ SE USAN LAS CÉLULAS MADRE EN ODONTOLOGÍA?
Ingeniería de Hueso

25 ¿EN QUÉ SE USAN LAS CÉLULAS MADRE EN ODONTOLOGÍA?
Ingeniería de Cartílago Se realizan por medio de templetes de polímeros con propiedades mecánicas y de degradación, ha permitido diseñar tejido cartilaginoso en animales con tamaños y formas definidas como el cartílago nasal y orejas por medio de estructuras sintéticas biodegradables. Actualmente existe un biomaterial llamado ADMAT ( Animal Derived Extracelular Matriz) diseñados en forma de prótesis o templetes que movilizan células del propio organismo que inducen a reconstruir gradualmente el tejido remplazado.

26 ¿EN QUÉ SE USAN LAS CÉLULAS MADRE EN ODONTOLOGÍA?
Ingeniería de Cartílago Con respecto al Cóndilo Mandibular solo ha sido aprobado en animales. Este procedimiento para crear cóndilo podría llegar a emplearse para regenerar estructuras esféricas como la mandíbula, rodilla y cadera. Por medio de células madres adultas mesenquimales extraídas de la médula ósea de ratas y junto con sustancias químicas y factores de crecimiento. Los investigadores indujeron la diferenciación de células madres en otras capaces de generar cartílago y hueso. A las semanas encontraron que dichas estructuras tenían forma de cartílago con características propias del hueso, colágeno y proteoglicanos.

27 ¿EN QUÉ SE USAN LAS CÉLULAS MADRE EN ODONTOLOGÍA?
Ingeniería de Piel y Mucosa oral Aunque en este campo no se ha avanzado mucho debido a la complejidad que tiene recrear la piel con todos sus terminaciones nerviosas y células que intervienen. Se han desarrollados sustitutos de piel y mucosa oral en monocapas y bicapas utilizando queratinocitos de la mucosa oral o del tejido epitelial para utilizarlo en reconstrucciones secundarias en estructuras orales , en recesiones gingivales por enfermedades periodontales o en injertos a pacientes con labio y paladar fisurado

28 ¿EN QUÉ SE USAN LAS CÉLULAS MADRE EN ODONTOLOGÍA?
Ingeniería de Dentina y Pulpa dental Una de las estrategias es inducir la formación de nuevas células provenientes de la pulpa dental utilizando BMPs. La ingeniería de tejido pulpar también puede realizarse utilizando fibroblastos cultivados y el uso de matrices sintéticas poliméricas. Ya se ha demostrado la producción de pulpa artificialmente creada con moléculas bioactivas y agentes inductores condrogénicos en canales radiculares de molares superiores extraídos. Existen dos estrategias para regenerar dentina: Una con tratamiento en vivo en donde las proteínas BMP o los genes BMP se aplican sobre la pulpa expuesta o amputada. La otra es un tratamiento ex vivo que consiste en el aislamiento de células madre progenitoras de tejido pulpar, se diferencian en odontoblastos con genes BMP recombinantes y finalmente en trasplante autólogo para regenerar la dentina.

29 ¿EN QUÉ SE USAN LAS CÉLULAS MADRE EN ODONTOLOGÍA?
Ingeniería de Glándulas Salivales En este campo se está investigando en la soluciones para aquellos pacientes que tienen el síndrome de Sjögren o pierden el parénquima de la glándula salival y con ello la capacidad de producir saliva y experimentan disfagia, caries rampante, infecciones mucosas y otras molestias de la cavidad oral. Se ha iniciado un programa piloto para desarrollar una glándula salival artificial. Esta glándula consta de un tubo ciego con movimiento unidireccional para la secreción de fluido. Este fluido es generado a partir de terapia génica y células madres mesenquimales

30 ¿EN QUÉ SE USAN LAS CÉLULAS MADRE EN ODONTOLOGÍA?
Ingeniería para generar Dientes Los investigadores de king's college recibieron un millones dólares para intentar hacer dientes a partir de células madre los cuales ya habían sido realizado con éxito en ratas y en espera a poder realizarse en humanos. Se creó un material llamado Biotooth el cual es un tejido biológico implantable de las células madre del paciente, estas células se tratarían en el laboratorio, diferenciándolas en las células pluripontenciales que dan lugar a todos los tejidos de la pieza dental. Estas células madre serán programadas para diferenciarse en dientes y luego ser implantadas en el maxilar y se estima que en dos o tres meses se desarrolle un diente.

31 CONCLUSIONES Aunque las investigaciones sobre células madre avanzan muy rápidamente y se destina cada día mas recursos para su estudio, aun falta mucho tiempo para que se realicen todos los tratamientos de forma estandarizada por todos los odontólogos en las clínicas dentales. La opciones de regeneración de un diente completo o de un trasplante de un diente creado mediante células madre aun no ha sido probado en humanos y aunque han sido positivos en animales aún hay que pasar ciertas barreras que se dan en el humano. Otra cuestión de índole moral y ético es el uso de embriones para poder obtener células totipotenciales y actualmente no hay un consenso global en su uso. Lo que si tenemos claro es que el uso de células madre tiene muchas aplicaciones para prevenir y curar muchas de las patología que actualmente afectan al ser humano y con el tiempo tendremos, como profesionales sanitarios, que aprender y adaptarnos a las nuevas soluciones terapéuticas que nos brinda la Bioingeniería y el uso de células madre.

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