Publicado

2019-01-01

Desarrollo y caracterización de películas de fibroina de seda para reparación condral

Development and characterization of silk fibroin films for condral reparation

DOI:

https://doi.org/10.15446/rev.colomb.biote.v21n1.73137

Palabras clave:

Bombyx mori, biomateriales, factor de crecimiento, condrogénesis, medicina regenerativa (es)
Bombyx mori, biomaterials, growth factor, chondrogenesis, regenerative medicine (en)

Descargas

Autores/as

La fibroína  de seda es una proteína  que ha demostrado ser un biomaterial con gran potencial en medicina  regenerativa, por  suscaracterísticas de biocompatibilidad y su amplia posibilidad de modificación estructural permite ser usada como andamio favore-ciendo procesos de crecimiento, diferenciación celular y la regeneración del tejido afectado.En este estudio se utilizaron capullos de gusano de seda Bombyx moriL., para la fabricación de películas de fibroína, los capullos fueron desgomados utilizando Na2CO30,02M, la fibroína obtenida se disolvió con LiBr 9,3M, el cual fue eliminado mediante diáli-sis y finalmente la solución de fibroína fue concentrada mediante contradiálisis. La fibroína fue servida en cajas de poliestireno, se-cadas a 90°C/24 horas y esterilizadas con etanol al 70%. Células madre mesenquimales fueron sembradas sobre estas películas de fibroína e inducidas a diferenciación utilizando un medio condrogénico especifico. La diferenciación fue evaluada por triplicadoa los 14 y 21 días mediante extracción de ARN total, síntesis de ADN copia y amplificación por PCR de un grupo de genes específi-cos de cartílago empleando cebadores específicos.Se fabricaron películas de fibroína estables y resistentes que permitieron el crecimiento y la multiplicación celular, así como la dife-renciación condrogénica evidenciada por la expresión de genes condrogenicos, no se afectó la viabilidad ni el recuento celular, las células  interactuaron  con el  andamio  evidenciado  por  el  área  de  tapizado  formado  sobre  la  superficie  de  la  película  de  fibroína.Finalmente se concluye que la fibroína de seda es un biomaterial que puede servir de andamio potencial para la regeneración de lesiones articulares.

Silk fibroin is a protein that has been shown to be a biomaterial with great potential in regenerative medicine, due to its biocompati-bility characteristics and its wide possibility of structural modification can be used as scaffold, favoring growth processes, cell differ-entiation and the regeneration of affected tissue. Bombix moriL. silkworm cocoons were used to make fibroin films, the silk fibroin were  degummed  using  0.02M  Na2CO3,  the  obtained  fibroin  was  dissolved with  9.3M  LiBr,  which  was eliminated  by  dialysis  and finally the fibroin solution was concentrated to 17% by counterdialysis. The fibroin was served in polystyrene boxes, dried at 90°C/24 hours and sterilized with 70% ethanol. The mesenchymal stem cells were seeded on fibroin films and induced differentiation using a specific chondrogenic medium. Differentiation was assessed in triplicate at 14 and 21 days by total RNA extraction, DNA synthesis copy and PCR amplification of a group of cartilage-specific genes using specific primers. Stable and resistant fibroinfilms that allowed cell growth and multiplication were fabricated, as well as the chondrogenic differentiation evidenced by the expression of chondrogenic genes, the viability and the cell count were not affected, the cells interacted with the scaffolding evidenced by the area of upholstery formed on the surface of the fibroin film. Finally, it is concluded that silk fibroin is a biomaterial that can serve as a potential scaffold for the regeneration of joint injuries.

Referencias

Anadón, J. L. C. (2008). La seda como biomaterial en Medicina Regenerativa. Eubacteria, (20): 19-22.

Baugé, C. and K. Boumédiene (2015). Use of Adult Stem Cells for Cartilage Tissue Engineering: Current Status and Future Developments. Stem Cells Inter-national.

Bhardwaj, N. and S. C. Kundu (2012). Chondrogenic differentiation of rat MSCs on porous scaffolds of silk fibroin/chitosan blends. Biomaterials, 33(10), 2848-2857.

Caballero, L. C.; J., Rivera and D., Gaviria (2016). Evalua-ción de la fibroína de seda como biomaterial de soporte para el crecimiento de células mesenqui-males estromales de pulpa dental. ARS MEDICA Revista de Ciencias Médicas, 41(1), 5-13.

Chen, J.-L.; L., Duan; W., Zhu; J., Xiong and D., Wang (2014). Extracellular matrix production in vitroin cartilage tissue engineering. Stem cells, 8,14-15.

Csaki, C.; P., Schneider and M., Shakibaei (2008). Mes-enchymal stem cells as a potential pool for carti-lage tissue engineering. Annals of Anatomy-Anatomischer Anzeiger, 190(5), 395-412.

Diekman, B. O., C. R. Rowland, D. P. Lennon, A. I. Caplan and F. Guilak. (2009). Chondrogenesis of adult stem cells from adipose tissue and bone marrow: induction by growth factors and cartilage-derived matrix. Tissue Engineering, Part A 16(2), 523-533.

Freyria, A.-M. and F. Mallein-Gerin (2012). Chondro-cytes or adult stem cells for cartilage repair: the indisputable role of growth factors. Injury, 43(3), 259-265.

Garcia-Fuentes, M., A. J. Meinel, M. Hilbe, L. Meinel and H. P. Merkle (2009). Silk fibroin/hyaluronan scaffolds for human mesenchymal stem cell culture in tissue engineering. Biomaterials, 30(28), 5068-5076.

Gaviria Arias, D. and L. C. Caballero Mendez (2015). Fibroin from silkworm (Bombyx moriL) as bio-material used in regenrative medicine process based on tissue engineering. Revista Médica de Risaralda, 21(1), 38-47.

Gellynck, K., P. C. Verdonk, E. Van Nimmen, K. F. Almqvist, T. Gheysens, G. Schoukens, L. Van Langenhove, P. Kiekens, J. Mertens and G. Ver-bruggen (2008). Silkworm and spider silk scaffolds for chondrocyte support. Journal of Materials Sci-ence: Materials in Medicine, 19(11), 3399-3409.

Gelse, K., K. von der Mark, T. Aigner, J. Park and H. Schneider (2003). Articular cartilage repair by gene therapy using growth factor–producing mes-enchymal cells. Arthritis & Rheumatism, 48(2), 430-441.

Haider, M., J. Cappello, H. Ghandehari and K. W. Leong (2008). In vitrochondrogenesis of mesenchymal stem cells in recombinant silk-elastinlike hydro-gels. Pharmaceutical research, 25(3), 692-699.

Hardy, J. G. and T. R. Scheibel (2010). Composite mate-rials based on silk proteins. Progress in Polymer Science, 35(9), 1093-1115.

Hofmann, S., S. Knecht, R. Langer, D. L. Kaplan, G. Vun-jak-Novakovic, H. P. Merkle and L. Meinel (2006). Cartilage-like tissue engineering using silk scaf-folds and mesenchymal stem cells. Tissue engi-neering, 12(10), 2729-2738

Hu, X., D. Kaplan and P. Cebe (2007). Effect of water on the thermal properties of silk fibroin. Thermo-chimica Acta, 461(1), 137-144.

Jiang Deng, R. S., Wenliang Huang, Zhijun Dong, Gang Mo, Bin Liu (2013). A silk fibroin/chitosan scaf-fold in combination with bone marrow-derived mesenchymal stem cells to repair cartilage defects in the rabbit knee. J Mater Sci: Mater Med., 24, 2037-2046.

Karlsson, C., C. Brantsing, T. Svensson, H. Brisby, J. Asp, T. Tallheden and A. Lindahl (2007). Differentia-tion of human mesenchymal stem cells and articu-lar chondrocytes: Analysis of chondrogenic poten-tial and expression pattern of differentiation‐related transcription factors. Journal of orthopae-dic research, 25(2), 152-163.

Kassem, M., M. Kristiansen and B. M. Abdallah. (2004). Mesenchymal stem cells: cell biology and poten-tial use in therapy. Basic & clinical pharmacology & toxicology, 95(5), 209-214.

Kundu, B., R. Rajkhowa, S. C. Kundu and X. Wang. (2013). Silk fibroin biomaterials for tissue regenerations. Advanced drug delivery reviews, 65(4), 457-470.

Kundu, S. (2014). Silk Biomaterials for Tissue Engineering and Regenerative Medicine, Elsevier.

Mahmoudifar, N. and P. M. Doran (2012). Chondrogen-esis and cartilage tissue engineering: the longer road to technology development. Trends in bio-technology, 30(3), 166-176.

Marolt, D., A. Augst, L. E. Freed, C. Vepari, R. Fajardo, N. Patel, M. Gray, M. Farley, D. Kaplan and G. Vun-jak-Novakovic. (2006). Bone and cartilage tissue constructs grown using human bone marrow stro-mal cells, silk scaffolds and rotating bioreactors. Biomaterials, 27(36), 6138-6149.

Mauck, R., X. Yuan and R. Tuan. (2006). Chondrogenic differentiation and functional maturation of bovine mesenchymal stem cells in long-term agarose cul-ture. Osteoarthritis and cartilage, 14(2), 179-189.

Mo, C., P. Wu, X. Chen and Z. Shao (2009). The effect of water on the conformation transition of Bombyx mori silk fibroin. Vibrational Spectrosco-py 51(1), 105-109.

Moraes, M. A. d., G. M. Nogueira, R. F. Weska and M. M. Beppu (2010). Preparation and characteriza-tion of insoluble silk fibroin/chitosan blend films. Polymers, 2(4), 719-727.

Murdoch, A. D., L. M. Grady, M. P. Ablett, T. Katopodi, R. S. Meadows and T. E. Hardingham (2007). Chondrogenic Differentiation of Human Bone Marrow Stem Cells in Transwell Cultures: Genera-tion of Scaffold‐Free Cartilage. Stem cells, 25(11), 2786-2796.

Palmer, G. D., A. Steinert, A. Pascher, E. Gouze, J.-N. Gouze, O. Betz, B. Johnstone, C. H. Evans and S. C. Ghivizzani. (2005). Gene-induced chondro-genesis of primary mesenchymal stem cells in vitro. Molecular Therapy, 12(2), 219-228.

Rockwood, D. N., R. C. Preda, T. Yücel, X. Wang, M. L. Lovett and D. L. Kaplan (2011). Materials fabrica-tion from Bombyx mori silk fibroin. Nature proto-cols, 6(10), 1612-1631.

Roh, J., L. Xu, T. Hering, J. Yoo and B. Johnstone (2001). Modulation of bone morphogenetic protein-2 expression during in vitrochondrogenesis. Ortho-paedic Research Society 47th Annual Meeting Abstract.

Schmitt, B., J. Ringe, T. Häupl, M. Notter, R. Manz, G. R. Burmester, M. Sittinger and C. Kaps (2003). BMP2 initiates chondrogenic lineage develop-ment of adult human mesenchymal stem cells in high‐density culture. Differentiation, 71(9‐10), 567-577.

Shintani, N. and E. Hunziker. (2011). Differential effects of dexamethasone on the chondrogenesis of mes-enchymal stromal cells: influence of microenviron-ment, tissue origin and growth factor. Eur Cell Mater, 22,302-320.

Sobajo, C., F. Behzad, X.-F. Yuan and A. Bayat (2008). Silk: a potential medium for tissue engineering. Eplasty 8.

Tansil, N. C., Y. Li, C. P. Teng, S. Zhang, K. Y. Win, X. Chen, X. Y. Liu and M. Y. Han (2011). Intrinsically colored and luminescent silk. Advanced Materials, 23(12), 1463-1466.

Uebersax, L., H. P. Merkle and L. Meinel (2008). Insulin-like growth factor I releasing silk fibroin scaffolds induce chondrogenic differentiation of human mesenchymal stem cells. Journal of controlled release, 127(1), 12-21.

Vinardell, T., S. Thorpe, C. Buckley and D. Kelly (2009). Chon-drogenesis and integration of mesenchymal stem cells within an in vitro cartilage defect repair model. Annals of biomedical engineering, 37(12), 2556-2565.

Vinatier, C., D. Mrugala, C. Jorgensen, J. Guicheux and D. Noël (2009). Cartilage engineering: a crucial combination of cells, biomaterials and biofactors. Trends in biotechnology, 27(5), 307-314

Wang, Y., D. J. Blasioli, H.-J. Kim, H. S. Kim and D. L. Kaplan (2006). Cartilage tissue engineering with silk scaffolds and human articular chondrocytes. Biomaterials, 27(25), 4434-4442.

Wray, L. S., X. Hu, J. Gallego, I. Georgakoudi, F. G. Omenetto, D. Schmidt and D. L. Kaplan (2011). Effect of processing on silk‐based biomaterials: Reproducibility and biocompatibility. Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Bio-materials, 99(1), 89-101.

Yan, L.-P., J. M. Oliveira, A. L. Oliveira, S. G. Caridade, J. F. Mano and R. L. Reis (2012). Macro/microporous silk fibroin scaffolds with potential for articular cartilage and meniscus tissue engineering applications. Acta biomaterialia, 8(1), 289-301.

Yun-feng, R., D. Lin, W. You, W. Yang, L. Pauline po-yee, T. Ting-ting, C. Kai-ming and D. Ke-rong (2010). Bone morphogenetic protein 2 promotes trans-forming growth factor beta 3-induced chondro-genesis of human osteoarthritic synovium-derived stem cells. Chinese medical journal, 123(21), 3040-3048.

Zeng, C., Q. Yang, M. Zhu, L. Du, J. Zhang, X. Ma, B. Xu and L. Wang (2014). Silk fibroin porous scaffolds for nucleus pulposus tissue engineering. Materials Science and Engineering: C 37,232-240.

Zhang, Q., S.-Q. Yan and M.-Z. Li (2010). Porous materi-als based on Bombyx mori silk fibroin. Journal of Fiber Bioengineering and Informatics, 3(1), 1-8.

Cómo citar

APA

Caballero Méndez, L. & Gaviria Arias, D. (2019). Desarrollo y caracterización de películas de fibroina de seda para reparación condral. Revista Colombiana de Biotecnología, 21(1), 71–81. https://doi.org/10.15446/rev.colomb.biote.v21n1.73137

ACM

[1]
Caballero Méndez, L. y Gaviria Arias, D. 2019. Desarrollo y caracterización de películas de fibroina de seda para reparación condral. Revista Colombiana de Biotecnología. 21, 1 (ene. 2019), 71–81. DOI:https://doi.org/10.15446/rev.colomb.biote.v21n1.73137.

ACS

(1)
Caballero Méndez, L.; Gaviria Arias, D. Desarrollo y caracterización de películas de fibroina de seda para reparación condral. Rev. colomb. biotecnol. 2019, 21, 71-81.

ABNT

CABALLERO MÉNDEZ, L.; GAVIRIA ARIAS, D. Desarrollo y caracterización de películas de fibroina de seda para reparación condral. Revista Colombiana de Biotecnología, [S. l.], v. 21, n. 1, p. 71–81, 2019. DOI: 10.15446/rev.colomb.biote.v21n1.73137. Disponível em: https://revistas.unal.edu.co/index.php/biotecnologia/article/view/73137. Acesso em: 6 mar. 2026.

Chicago

Caballero Méndez, Lyda, y Duverney Gaviria Arias. 2019. «Desarrollo y caracterización de películas de fibroina de seda para reparación condral». Revista Colombiana De Biotecnología 21 (1):71-81. https://doi.org/10.15446/rev.colomb.biote.v21n1.73137.

Harvard

Caballero Méndez, L. y Gaviria Arias, D. (2019) «Desarrollo y caracterización de películas de fibroina de seda para reparación condral», Revista Colombiana de Biotecnología, 21(1), pp. 71–81. doi: 10.15446/rev.colomb.biote.v21n1.73137.

IEEE

[1]
L. Caballero Méndez y D. Gaviria Arias, «Desarrollo y caracterización de películas de fibroina de seda para reparación condral», Rev. colomb. biotecnol., vol. 21, n.º 1, pp. 71–81, ene. 2019.

MLA

Caballero Méndez, L., y D. Gaviria Arias. «Desarrollo y caracterización de películas de fibroina de seda para reparación condral». Revista Colombiana de Biotecnología, vol. 21, n.º 1, enero de 2019, pp. 71-81, doi:10.15446/rev.colomb.biote.v21n1.73137.

Turabian

Caballero Méndez, Lyda, y Duverney Gaviria Arias. «Desarrollo y caracterización de películas de fibroina de seda para reparación condral». Revista Colombiana de Biotecnología 21, no. 1 (enero 1, 2019): 71–81. Accedido marzo 6, 2026. https://revistas.unal.edu.co/index.php/biotecnologia/article/view/73137.

Vancouver

1.
Caballero Méndez L, Gaviria Arias D. Desarrollo y caracterización de películas de fibroina de seda para reparación condral. Rev. colomb. biotecnol. [Internet]. 1 de enero de 2019 [citado 6 de marzo de 2026];21(1):71-8. Disponible en: https://revistas.unal.edu.co/index.php/biotecnologia/article/view/73137

Descargar cita

CrossRef Cited-by

CrossRef citations0

Dimensions

PlumX

Visitas a la página del resumen del artículo

1335

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.