La punta de lanza en el conocimiento sobre Ingeniería Tisular en cirugía maxilofacial y sus aplicaciones clínicas @munevarjuan

1. • Antecedentes históricos.
• Desarrollo y regeneración de tejidos: paralelos y contrastes.
• Stem cells en Odontología.
• Regeneración tisular en Cirugía Maxilofacial
• Casos clínicos.
• Aspectos ético – legales.

2. REGENERACION TISULAR & STEM
CELLS
INGENIERIA TISULAR & ODONTOLOGIA
REGENERATIVA
Las raíces de la Ingeniería
Tisular existen antes que la
ciencia comenzara como tal.
El versículo de la Biblia Génesis
II:21-22 reporta el primer
registro de Ingeniería Tisular:
“Entonces Jehovah Dios hizo
que sobre el hombre cayera un
sueño profundo; y mientras
Dormía, Tomó una de sus
costillas y Cerró la carne en su
lugar. Y de la costilla que
Jehovah Dios Tomó del hombre,
hizo una mujer y la trajo al
hombre.”

3. Hércules y la Hidra de múltiples cabezas
Durante siglos el hombre ha tratado de comprender la capacidad del cuerpo para
reparar o reemplazar las células y tejidos del organismo.
Historia Animalium, Aristóteles.

5. INGENIERIA TISULAR
Inicialmente el término hizo referencia al uso de aparatos protéticos y la
manipulación quirúrgica de los tejidos involucrados
Tissue engineering Meeting, National Science Foundation. Colorado. USA. 1980.
No se enfocaron en 1980 en la síntesis in vitro de tejidos nuevos
(BIOMIMETICOS), utilizando solamente células o combinándolas con materiales
que sirvan de soporte y transporte (MATRICES)
Vacanti Charles. History of Tissue engineering and a glimpse into its future. Tissue engineering. Vol 12. 5. 1137 – 1143. 2006.
El empleo del concepto actual de Ingeniería Tisular se produjo en un artículo
titulado “Functional Organ Replacement; The New Technology of Tissue
Engineering” Surgical Technology International. USA. 1991.
LA INGENIERIA TISULAR fue concebida, nació y se gesto como disciplina
científica en los laboratorios de investigación en Boston y Cambridge,
Massachusetts.

6. Area interdisciplinaria del conocimiento que aplica los principios de la ingeniería y
las ciencias de la vida hacia el desarrollo de sustitutos biológicos que restauren,
mantengan o mejoren el funcionamiento de los tejidos o de un órgano.
El empleo de la biología de los sistemas orgánicos que permitirá el éxito
en el desarrollo de estrategias terapéuticas diseñadas para reemplazar,
regenerar, mantener y/o mejorar la función de los tejidos.
INGENIERIA TISULAR
El conocimiento de los principios del crecimiento de los
tejidos y su aplicación para producir tejidos de reemplazo
funcionales para uso en la práctica clínica
Joseph Vacanti Robert Langer
Society for Tissue Engineering.
Journal “Tissue Engineering”

9. INJERTOS DE HUESO HUMANO DISEÑADOS ANATOMICAMENTE POR INGENIERIA
Las reconstrucciones óseas frecuentemente involucran injertos autólogos :
* Dificultades de obtención.
* Morbilidad del sitio donante.
* Habilidad de los clínicos para contornear la forma 3D.
La capacidad para ingeniar correctamente estructuras y órganos
anatómicos de hueso humano funcional y viable tiene un enorme
potencial para las reconstrucciones óseas en casos como:
 Defectos congénitos
 Resecciones quirúrgicas por Cáncer.
 Trauma.

10. Reportan el diseño in vitro por ingeniería
tisular de un injerto viable, funcional con
forma anatómica y clínicamente disponible
del cóndilo humano de la ATM
empleando:
1. Células Stem Mesenquimales humanas (hMSC)
2. Un sistema Biomimético (Bioreactor-matriz)
1. Relevancia clínica
2. Desafíos asociados con su forma 3D compleja
Se selecciono el cóndilo de la ATM por:
Las matrices anatómicamente configuradas en 3D se generaron a partir de hueso
trabécular descelularizado mediante:
1. Imágenes clínicas digitalizadas
2. Cultivadas con hMSC.
3. Sometidas a un flujo intersticial (BIOREACTOR)

11. Ingeniería tisular de injertos de hueso anatómicamente diseñados .
Preparación de la matriz descelularizada
A y B; Tomografía computarizada
para obtener imágenes de alta
resolución que permiten reconstruir
la geometría exacta del cóndilo
C . Incorporación de las imágenes en
el software MasterCAM para
maquinar las matrices con forma de
cóndilo de ATM.
D. Geometría compleja de las matrices
terminadas con diferencias notorias en
cada proyección.
E. Cultivo estático in vitro con 3
millones de hMSC /matriz a 1 semana
y posterior perfusión por 4 semanas.

12. Osteogénesis estimulada por perfusión en una manera dependiente del patrón de
flujo de fluido in vitro.
RESULTADOS
Constructo in vitro bajo condiciones estáticas
Constructo in vitro por perfusión de medio
Reconstrucción 3D de imágenes de µTC
Arquitectura de la matriz ósea mineralizada
(CAMBIOS EN LA ESTRUCTURA) desarrollada
en una manera dependiente del tiempo y de
las condiciones de cultivo.

13. Evaluación de los parámetros morfológicos por µTomografía Computarizada
Modelos computacionales que revelan la
morfología de la matriz ósea correlacionada
con los patrones de perfusión del flujo de
medio de cultivo a través de los constructos
de ATM.

15. BIOLOGIA DEL DESARROLLO CRANEOFACIAL
& REGENERACION TISULAR
UNIDAD DE INVESTIGACION BASICA ORAL
INSTITUTO U.I.B.O.
PARALELOS Y CONTRASTES

16. Dr. Juan Carlos Munévar N

17. EMBRIOLOGIA DE CABEZA, CARA Y
CUELLO

19. Dr. Juan Carlos Munévar N

21. Dr. Juan Carlos Munévar N
 ANALOGIAS EN LA ODONTOGENESIS ENTRE LAS ESPECIES.
 LOS MECANISMOS DE CONTROL IMPLICADOS EN LA ODONTOGENESIS
SE HAN CONSERVADO DURANTE LA EVOLUCION.

25. Dr. Juan Carlos Munévar N
MECANISMOS MOLECULARES Y CELULARES
Los grupos de moléculas involucrados en el intercambio
de información durante la odontogénesis.

27. Nakao K, Morita R, Saji Y, Ishida K, Tomita Y, Ogawa M, Saitoh M, Tomoka Y. The development of a bioengineered organ germ method.
Nature Methods. 4: 3. 227 - 30. 2007
Las estrategias actuales para
desarrollar tratamientos de
regeneración tisular están
influenciados por el conocimiento
del desarrollo embrionario, la
biología de las células Stem y la
ingeniería tisular

28. Esquema de la tecnología de trasplante del biomimético
Erupción & oclusión del Biodiente
Día 5 – cultivo órganotipico:
Microfotografía del germen del biodiente.
Fotografías durante la erupción y oclusión del Biodiente.
Análisis histológico durante la
erupción y oclusión del
Biodiente.

29. Microfotografía del constructo
mediante la combinación de
células epiteliales de un ratón
normal y células Stem
mesenquimales de un ratón
transgénico GFP.
Fotografía clínica de un diente normal y
el biodiente en Oclusión
µTomografía computarizada
de la oclusión de un diente
normal y el Biodiente

30. Respuesta al dolor por stress mecánico mediante evaluación
Inmunohistoquímica de NF (verde) y NPY (rojo)
Evaluación de la dureza del esmalte y la dentina del Biodiente.
Movimiento Ortodóntico del Constructo
A. Cortes histológicos ; tinción hematoxilina eosina.
B. Inmunohistoquímica TRAP e Hibridación in situ OCn al
6 día de movimiento Ortodóntico

49. GENERALIDADES
El propósito de la Ingeniería Tisular es la regeneración de tejidos mediante el uso
combinado de biomateriales y mediadores biológicos como estrategias para la medicina
regenerativa.
El uso de células Stem/progenitoras
puede ser amplio, pues se pueden
recuperar de distintos tejidos:
 Tejido adiposo humano
 Medula ósea humana
 Ligamento Periodontal humano
 Pulpa dental humana.
 Periostio.
 Sangre Periférica
 Sangre de Cordón Umbilical
 Gelatina de Wharton
 Placenta y líquido amniótico.
 Cerebro
 Hígado.
D’Aquino R, De Rosa A, Lanza V, Tirino V, Papaccio G. Human mandible bone defect repair by the grafting of dental pulp stem/progenitor cells and collagen sponge
biocomplexes. European Cells and Materials. 18. 2009.

50. La Ingeniería Tisular ha evolucionado desde una ciencia de los biomateriales hacia un
área del conocimiento multidisciplinario a través de la integración de la biología, la
medicina, la odontología, la bioinformática y la ingeniería.
• Las próximas estrategias terapéuticas
emplearan la creciente utilización de
trasplantes autólogos.
Lo que evitara inmunoterapias.
Estos trasplantes poseerán patrones predecibles
de vascularización e inervación, fundamentales
para recuperar la función óptima.
Thirumala S, Goebel W. S, Woods E. Clinical grade adult stem cell banking. Organogenesis. 5: 3. 143 – 54. 2009
Los productos de Ingeniería Tisular se basan en biomateriales novedosos que integran
células Stem/ progenitoras capaces de auto-renovarse o bien de diferenciarse en tipos
celulares específicos. (neuronas, osteoblastos, condrocitos, queratinocitos)

51. BIOGE
L
• Es un producto biológico basado
en la aplicación de factores de
crecimiento
obtenidos de un
concentrado plaquetario,
preparado mediante el
fraccionamiento por gradiente de
densidad de sangre autóloga; al
combinarse con un activador, se
constituye un "gel" que al ser
aplicado localmente, en forma
tópica sobre una herida, potencia
los mecanismos de regeneración
de manera rápida y eficaz.
Los Factoresde crecimiento son la clave para el pasaje de la fase
hemostáticaa la regenerativa.Estaúltimala disparan
mediadoresmitóticosde las célulasmesenquimalesy promotores
de la angiogénesis.
®

52. FACTORES DE CRECIMIENTO PRESENTES EN
BIOGEL.
• Factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF).
• Factor de crecimiento de transformante-beta (TGFβ).
• Factor de crecimiento fibroblástico (FGF).
• Factor de crecimiento tipo insulina (IGF).
• Factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF).
• Factor de crecimiento epidérmico (EGF).
®

53. APLICACIONES
• Los campos de aplicación de
BIOGEL® son muy amplios,
actualmente la odontología y
Cirugía estética son los más
habituales.
• Odontología.
 Alvéolo post-extracción
 Colocación de implantes.
 Levantamiento de piso de seno.
 Relleno de defectos óseos.
 Tratamiento periodontal.
 Comunicaciones bucosinusales.
 Fístula buconasal.

54. Otros usos:
Cirugía Maxilofacial, Oral e Implantología.
Reconstrucciones mandibulares, injertos óseos, reparación de senos, implantes
dentales, fisuras alveolares y sellado de membranas.
Traumatología.
Artroplastias, prótesis e implantes, fusión espinal, tratamiento de fracturas,
rellenos, defectos óseos, injertos óseos, tratamientos de regeneración condro
articular, infiltraciones intra articulares y regeneración ósea guiada.
Cirugía Plástica y Reconstructiva.
Lifting de cara y cuello, peelings faciales, rinoplastias, mamoplastias, heridas no
cicatrizantes, injertos de piel donante y receptor, reconstrucción de nervios y
lipoescultura / auto injerto de grasa.
Medicina Estética.
Bio estimulación cutánea, auto transferencia de grasa, tratamiento anti
envejecimiento, rellenos, post-peelings.

55. V
E
N
T
A
J
A
S
Seguridad: por tratarse de un producto totalmente autólogo,
elimina cualquier riesgo de transmisión de enfermedades.
Rapidez: Preparación de forma inmediata 15-20 minutos.
Facilidad de uso: es una técnica sencilla que sólo requiere la
activación del plasma.
Fácil manipulación: debido a su consistencia, permite un buen
manejo del producto.
Eficacia: Propicia una cicatrización y maduración ósea del
transplante mas rápida y de buena calidad.
Costo accesible: considerando la seguridad y efectividad que
brinda.

71. JUAN CARLOS MUNEVAR N

81. REGENERACION TISULAR & STEM CELLS
EN CIRUGIA ORAL & MAXILOFACIAL

82. Aproximadamente 1’500.000 sujetos se someten a reconstrucción cráneo facial por año:
* Malformaciones congénitas.
* Resección de tumores.
* Deformaciones post-traumáticas.
De los cuales el 20% presentan pérdida de función pese a la reconstrucción.
30.000 de esos pacientes sufren problemas de morbilidad del sitio relacionados con
reconstrucción de injertos.
Las estructuras pérdidas con el defecto tienen funciones especificas y el
reemplazo es complicado.
Ej: El cierre de un defecto óseo se asocia con la transferencia de
tejido (un colgajo) que no restaura totalmente la función de la
parte pérdida.
La transferencia de tejido se relaciona con morbilidad del sitio
donante , acompañada de infección y pérdida de función.
García- Godoy F. Tissue engineering. DENTAL CLINICS OF NORTH AMERICA. Vol 50. 2. 2006
Baum B, Mooney D. The impact of tissue engineering on dentistry. JADA. 131. 309 – 18. 2009.

83.  En CIRUGIA MAXILOFACIAL es particularmente importante desarrollar
reemplazos de tejidos (biomiméticos) y estrategias de implementación.
El reemplazo y la regeneración tisular en
CIRUGIA MAXILOFACIAL es complejo
porque:
Se deben tener en cuenta funciones
basadas en estructuras tridimensionales
constituidas por tejidos duros (esqueleto
craniofacial, dientes) y blandos (piel,
mucosa, músculos):
- la expresión facial,
- la fonación,
- la masticación.
Se deben diseñar enfoques biotecnológicos novedosos que estimulen la regeneración
tisular evitando efectos colaterales por materiales biocompatibles y/o relacionados
con la remoción ósea

84. ESTRATEGIAS DE INGENIERIA TISULAR EN
ODONTOLOGIA REGENERATIVA
ENFOQUES CONDUCTIVOS ENFOQUES INDUCTIVOS TERAPIA GENICA
Baum B, Mooney D. The impact of tissue engineering on dentistry. JADA. 131. 309 – 18. 2009.
IMPLANTES DENTALES
REGENERACION TISULAR GUIADA
FACTORES SOLUBLES
SCAFFOLDS
Transferencia de genes por
medio de vectores a
células diferenciadas
Fibrosis quística, distrofia
muscular, neoplasias, etc.
Próximos 10 – 20 años

85. CELULAS MATRICES
FACTORES SOLUBLES
• Factores de crecimiento
(BMP’s; TGF B; PDGF; IGF)
• Citocinas (TNF; IL-6; IL-4)
• Neuropéptidos (Sustancia P,
CGRP, VIP)
• Células Stem Adultas
Epidérmicas; MSC; HSC.
• Células diferenciadas
Osteoblastos, condrocitos,
neuronas
• Biológicos: PRP, colágeno,
chitosan, de cadáver.
•Biopolímeros: Acido poli –L-
glicólico
• Biocerámicas: TCP, HA.
• Inertes: Titanio, Zirconio.
• Semiconductores: biosensores
(BMP’s; TGF B; PDGF; IGF)
(TNF; IL-6; IL-4)
(Sustancia P, CGRP, VIP)

87. DEFORMIDADES CRANEO FACIALES
MICROSOMIA HEMIFACIAL
- ESBOZO CONDILAR.
- MALFORMACIONES SEVERAS DEL
PABELLON AURICULAR
- ANOTIA
Síndromes que provocan Microtia:
--Síndrome de Treacher Collins
--Síndrome de Potter
--Trisomía 18
--Síndrome de Beckwith-Wiedemann
--Trisomía 13
--Síndrome de Rubinstein-Taybi
--Síndrome de Smith-Lemli-Opitz
CORTESIA Dr. HUMBERTO FERNANDEZ. SERVICIO CRANEO ORBITO. HOSPITAL SIMON BOLIVAR

88. PARRY ROMBERG SYNDROME

90. PATOLOGIA A.T.M.
REMPLAZO ARTICULAR
CORTESIA Dr. HUMBERTO FERNANDEZ. SERVICIO CRANEO ORBITO. HOSPITAL SIMON BOLIVAR
TMJ CONCEPT
DEGENERACION OSEAS DE ATM

91. Impresora de inyección que imprime
imágenes digitales y las importa a
un software que diseña la matriz 3D.

92. IMPLANTOLOGIA ORAL

94. CIRUGIA RECONSTRUTIVA Y ONCOLOGICA
• OSTEORADIONECROSIS
• OSTEONECROSIS (BIFOSFONATOS)
• INJERTOS OSEOS
(CRESTA ILIACA, PERONE)
• INJERTO FASCIOMIOCUTANEO

95. Se utilizó un biomimético construido a partir de DPSC’s cultivadas en una matriz de esponja de
colágeno para inducir regeneración ósea oro-maxilo-facial en pacientes con extracción indicada de 3
molares.
El propósito de la ingeniería tisular es la regeneración de tejidos mediante el uso combinado de
biomateriales y mediadores biológicos para proveer de novedosas herramientas y estrategias
terapéuticas a la medicina y odontología regenerativas.
Los auto injertos producen una rápida regeneración ósea , con una óptima calidad y cantidad al
compararlos con técnicas estándar empleadas comúnmente para regeneración tisular guiada e
injertos óseos de distintos orígenes.
OBJETIVO:
Demostrar que las células DPSC`s pueden usarse para regenerar
defectos óseos en humanos.

96. MATERIALES & METODOS
Aspectos éticos:
•Comité de ética Universidad de Nápoles, Italia.
•Consentimiento informado
Selección de pacientes:
Exodoncia indicada
Ausencia de enfermedades sistémicas
Ausencia de embarazo.
No consumo de medicamentos.
2 terceros molares inferiores incluidos:
Sitio Control (C) Sitio Test (T)
17 PACIENTES (Evaluación
postquirúrgica 7 días; 1 – 3 meses
después.)
7 pacientes se les realizo seguimiento
un año después.
6 hombres 1 mujer
Se aislaron las DPSC’s de los 3 molares superiores
antes del procedimiento de regeneración ósea

97. Análisis del fenotipo Stem por citometría de flujo
AntiCD34, Antiflk-1,
Las células Stem obtenidas in vitro fueron depositadas en suspensión con una jeringa en una
matriz de esponjas de colágeno
Implante DPSC’s / matriz
se coloco en el sitio T
Implante matriz sin células
se coloco en el sitio C

98. Implante Matriz sin células Sitio C
Implante Bioconstructo células Stem Sitio T
17 PACIENTES (Evaluación postquirúrgica 3 meses después.)
Una biopsia ósea: EVALUACION HISTOLOGICA
INMUNOFLUORESCENCIA Anti-osteocalcina
Anti-osteonectina
Anti-PAL
Anti-BMP
Anti-VEGF
7 PACIENTES (Evaluación postquirúrgica 1 año)
Análisis estadístico Test T- Student
P<0.05

99. Las DPSC´s de 3 molares expresaron
el fenotipo CD34 / Flk-1
7 días después de implantar las esponjas
NO se observaron diferencias entre los
sitios T y C
RESULTADOS
30 días después dela cirugía se
observaron diferencias entre los sitios
T y C
Mayor tasa de mineralización en los
sitios T

100. 3 MESES después de la cirugía se
observaron diferencias entre los sitios
T y C
Los sitios T estaban regenerados y el nivel
de la cortical más alto en comparación con
los sitios C
Figura B. Agrandamiento radiográfico del sitio T; la flecha roja indica
la unión amelo - cementaria; la indica la mínima
exposición de la raíz del segundo molar por la regeneración ósea
El análisis histológico revela una mejor formación ósea en el sito T (A)
que en el sitio C (B) a los 3 meses.

101. Evaluación 3 meses post cirugía por
INMUNOFLUORESCENCIA en muestras de tejido óseo para
detectar OSTEONECTINA, OSTEOCALCINA, PAL, BMP-2,
VEGF.
Control negativo de isotipo FITC
Osteonectina
Osteocalcina
PAL
BMP-2
VEGF
Control radiográfico 1 año después del injerto.

102. • Aprobada la nueva ley de Técnicas de Reproducción Asistida
(Octubre 2003)
• Se permite la investigación con embriones congelados
sobrantes…
• En Europa se intenta unificar criterios…
• Inglaterra, la más permisiva. Alemania, la más restrictiva…
• La iglesia, en contra…
• El Comité ético-científico internacional, a favor…

103. “La obtención de las células AS puede realizarse,
fundamentalmente, aislándolas del tejido
apropiado de un ser humano adulto, incluso
fallecido, mientras que para la obtención de las
células ES se requiere destruir un blastocisto”
SEBBM. Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular. 2002

104. Las células AS son el gran presente.
Aparentemente no generan ningún
conflicto ético-legal y están
proporcionando grandes logros.
Sin embargo tienen menos potencial
que las ES y, además…

105. • ¿Cuántos tipos existen?
• ¿En qué tejidos se encuentran?
• ¿Cuáles son las fuentes principales?
• ¿Qué señales regulan su proliferación y diferenciación?
• ¿Existirá algún tipo capaz de generar por sí sola cualquier
órgano o tejido?

106. • Aplicaciones terapéuticas
• Ciencias básicas
• Investigación clínica
EMBRIOGENESIS VIAS DE SEÑALIZACION
REGENERACION
BIOMIMETICOS
TERAPIA GENICA
NEOPLASIAS