Aproximación a la caracterización biomecánica de un prototipo de bioprótesis de pericardio bovino

Abstract

La utilización de materiales biológicos para la corrección de defectos en Cirugía Plástica Reconstructiva de grandes animales ha tenido un lento pero progresivo desarrollo. Dentro de las matrices biológicas más utilizadas se encuentra el pericardio bovino, tejido compuesto principalmente por fibras de colágeno; de sencilla obtención, por ser un producto de descarte de la faena1. Las bioprótesis deben cumplir ciertos requisitos de idealidad como ser inocuas, poco reactivas, integrarse al hospedador, poco tóxicas, poco carcinogénicas, y eficientes en la reparación del tejido1,2. Para lograr esto, el tejido madre extraído del frigorífico debe ser expuesto a una serie de tratamientos que lo haga principalmente poco reactivo e inocuo, además de permitir su almacenamiento1;2. Se tratan de procesos de Fijación (reducción de los epítopes de superficie), Esterilización (reducción a cero de la carga microbiológica) y Conservación (almacenado evitando el deterioro)2. Cada procesado es diferente, por lo que resulta de vital importancia para el desarrollo de materiales protésicos eficientes identificar cómo el tratamiento modifica las características del tejido madre, teniendo en cuenta que el prototipo de bioprótesis logradaserá utilizada para resolver defectos estando sometido a altas tensiones y pesos (defectos de cavidad abdominal, defectos de soluciones de continuidad, heridas grandes), con la condición indispensable de mantener el entramado fibrilar original. Al ser el pericardio un tejido derivado principalmente de la MEC (matriz extracelular) y estar compuesto por colágeno dispuesto en capas de fibras con distintas orientaciones, con áreas más y menos densas, es necesario conocer cuál va a ser su resistencia y elasticidad una vez que se procese, de la misma forma que resulta interesante conocer estas características a la hora de decidir si el método seleccionado para tratarlo es el ideal o daña profundamente al tejido. El objetivo de este trabajo fue la caracterización biomecánica del prototipo de bioprótesis de pericardio bovino desarrollado en el Hospital Escuela de la FCV-UNCPBA, considerando las características iniciales y parciales durante el procesado, hasta el producto final. Primero se llevó a cabo la obtención del pericardio y procesamiento del prototipo. El tejido madre se extrajo en la playa de faena del frigorífico en la sección de vísceras rojas, inmediatamente después del sacrificio. Se obtuvo el pericardio en una sóla pieza, de corazones de con un peso promedio 2,5 kg de bovinos jóvenes. En el laboratorio del Hospital Escuela, se acondicionó obteniendo bandas de 15 cm por 30 cm, que se lavaron en solución fisiológica estéril, para retirar por barrido todos los detritos, y la grasa. Se colocó el tejido madre procesado estirado en un contenedor plástico, limpio y esterilizado de forma química, en glutaraldehído al 0,5%, cerrado herméticamente y se preservaron al abrigo de la luz, enheladera a 4°C por 14 días (Fijación). Paso seguido se realizaron lavados en PBS estéril, con el objetivo de retirar el detergente y por barrido lo que resta de tejido graso con detritos. Se colocaron en un medio antibiótico/antimicótico (AA) desarrollado mediante formulación magistral, llevando a cabo la esterilización de la bioprótesis ya fijada. Las prótesis se colocaron nuevamente en refrigeración a 4°C durante 24 h. Luego se escurren (manteniendo las condiciones de esterilidad) y se colocaron en glicerina al 99%, que actúa deshidratando el tejido, sin alterar las concentraciones iónicas de las células, por lo que es un fijador y protector de la integridad celular (Conservación). El control histopatológico posterior incluyó la evaluación de la histoarquitectura y la preservación de las fibras de colágeno sobre el tejido madre, a los 10, 20, 30 días. Se utilizaron dos técnicas de tinción histológica, con hematoxilina-eosina (HE) y tinción de plata de Wilde para evaluación de fibras reticulares (colágeno tipo III), observadas mediante un microscopio binocular Leica ICC50 HD (Leica Microsystems®, Wetzlar, Alemania). Se realizaron pruebas biomecánicas sobre pericardio sin procesar, en proceso y en la bioprótesis terminada. La realización de los ensayos de tracción en un material no convencional, como el pericardio bovino, requiere como primer paso la adaptación del sistema mecánico y la optimización en el diseño y tamaño de las probetas. Esta fue la primera actividad para obtener resultados confiables y reproducibles. Se confeccionó un cortante de tejido (punzón sacabocados) para lograr bordes netos de la muestra, y que el material preserve sus características. Se estandarizó el corte y el equipamiento de medición biomecánica (INSTRON 4465, con adquisición digital de datos). Se evaluaron los 3 momentos de procesado: tejido madre (día cero), tejido en glutaraldehido (día 10) y prototipo de bioprótesis conservada en glicerina (día 30 o más), con el fin de evaluar si se modifican las características físicas, en desmedro de las propiedades mecánicas del pericardio. En cada momento, se prepararon probetas de cortes del tejido con distinta orientación del eje tensil y se realizaron ensayos de tracción determinando la dependencia de los distintos parámetros con la orientación de los cortes y el grado de anisotropía. Los datos obtenidos a partir de las determinaciones biomecánicas incluyeron: curvas de tensión-deformación a velocidad de deformación constante. Seanalizó la posible anisotropía en la deformación del material, comparando los resultados obtenidos para ensayos en distintas direcciones respecto al eje mayor del saco pericárdico. Los datos al ser variables independientes, fueron analizados aplicando el Test de Kruskal Wallis (p<0,05; InfoStat/P 2008) evaluando el promedio, la mediana y el desvió estándar de cada valor de la deformación máxima, de elasticidad y de tensión máxima, en cada uno de los pasos del procesado (pericardio nativo, pericardio en glutaraldehído y prototipo final) y para cada orientación de las fibras de colágeno respecto del eje tensil (vertical, horizontal, longitudinal) con el fin de establecer si hay diferencias significativas entre las propiedades del tejido madre (en todas sus direcciones), el tejido a medio proceso y el tejido procesado, buscando establecer si los métodos seleccionados son o no agresivos para la estructura de colágeno. Los resultados de este trabajo arrojaron los siguientes datos: en lo referido a la caracterización histológica del tejido, no se observaron modificaciones de la histoarquitectura, aunque sí se evidenció en las prótesis tratadas con Glutaraldehído una compactación del tejido con disminución de matriz amorfa, y reducción de la celularidad en comparación con la ultraestructura del tejido madre. En el tejido embebido en glicerina no se hallaron diferencias. En cuanto a la caracterización biomecánica, no seevidenciaron, desviaciones significativas de la media de elasticidad estandarizada para el tejido, en el comportamiento del material según las distintas orientaciones de los cortes de probeta para elpericardio Nativo (p=0,88), para el procesado (p=0,08) ni para el pericardio en Glutaraldehído (p=0,48). El mismo comportamiento se vio reflejado en las estadísticas de las mediciones de tensión y deformación máxima. Tanto el módulo elástico como la tensión máxima mostraron valores menores para el tejido procesado que para el tejido madre, indicando que hay una disminución de las tensiones máximas que soporta el pericardio, pero un aumento de la rigidez con respecto del tejido madre, pero sin existir diferencias estadísticas significativas entre las medias de las mediciones (p>0,05). La tensión máxima arrojó valores más altos para el pericardio tratado, lo que indicaría que el prototipo de prótesis soportaría mayor deformación. Como conclusión, podemos decir que, si bien se requieren más estudios para caracterizar biomecánicamente el prototipo de bioprótesis, los resultados preliminares indicarían que el procesamiento elegido no perturba la histoarquitectura del tejido y aumenta la capacidad de sufrir deformaciones antes de la ruptura del material, modificando levemente su elasticidad y capacidad de soportar peso puntual. Se proyectan hacer estudios con técnica de Picrosirius para poder establecer de forma menos empírica la cantidad y tipo de colágeno del tejido y sus potenciales modificaciones.