Evaluación De La Viscoelasticidad De Poliuretanos Sobre La Hemodinámica Y La Respuesta De Células Endoteliales Y De Músculo Liso Para El Diseño De Injertos Vasculares

Las enfermedades cardiovasculares hoy en día son la primera causa de muerte a nivel mundial y en Colombia. El tratamiento quirúrgico más utilizado para estas enfermedades es el reemplazo de vasos sanguíneos. Dichos reemplazos actualmente se realizan con injertos autólogos o sintéticos, sin embargo, debido a la poca disponibilidad de los vasos o al bajo rendimiento mecánico de las prótesis sintéticas la mayoría de los pacientes no obtienen soluciones a largo plazo. Las estrategias actuales para la generación de injertos vasculares que imiten a los vasos sanguíneos son elevadas, no obstante, muy pocos contemplan la viscoelasticidad como una de las propiedades más importantes, debido a que le confiere la capacidad de adaptarse a los diferentes regímenes de presión a los vasos sanguíneos naturales. En este sentido, los poliuretanos aparecen como una alternativa promisoria debido a sus propiedades mecánicas y su buena biocompatibilidad. Por lo cual, la comprensión de la viscoelasticidad de los poliuretanos podría conducir al diseño de nuevos injertos vasculares con propiedades similares a las nativas. Para esto, se evaluará el comportamiento viscoelástico de injertos vasculares obtenidos a partir de poliuretanos mediante el modelado constitutivo de la viscoelasticidad, ensayo mecánico dinámico, evaluación in vitro del cumplimiento en un reactor de flujo pulsátil. Así mismo, los poliuretanos se cultivarán con células endoteliales y células de músculo liso, de forma independiente y en co-cultivo, en un reactor de perfusión para evaluar el efecto de la presión hidrostática, el esfuerzo cortante y el flujo pulsátil con la expresión proteica y génica de las células vasculares. Finalmente, el injerto con un mejor rendimiento mecánico y biológico se evaluará mediante perfilado proteómico y transcriptómico a través de espectrometría de masas y secuenciación de ARNm, respectivamente; para realizar una evaluación completa del comportamiento celular. Todo esto con el fin de investigar las relaciones entre la viscoelasticidad, la hemodinámica y el comportamiento de las células vasculares que podrían conducir, además, a optimizaciones de la composición de los poliuretanos para mejorar el rendimiento final del injerto vascular sintético, que pueda ser la alternativa a utilizar en el tratamiento de las enfermedades cardiovasculares.

Cardiovascular diseases today are the leading cause of death worldwide and in Colombia. The most used surgical treatment for these diseases is the replacement of blood vessels. These replacements are currently performed with autologous or synthetic grafts, however, due to the low availability of vessels or the low mechanical performance of synthetic prostheses, most patients do not obtain long-term solutions. The current strategies for the generation of vascular grafts that imitate the blood vessels are high, however, very few consider viscoelasticity as one of the most important properties, because it confers the ability to adapt to different pressure regimes. The natural blood vessels. In this sense, polyurethanes appear as a promising alternative due to their mechanical properties and good biocompatibility. Therefore, understanding the viscoelasticity of polyurethanes could lead to the design of new vascular grafts with similar properties to native ones. For this, the viscoelastic behavior of vascular grafts obtained from polyurethanes will be evaluated by constitutive modeling of the viscoelasticity, dynamic mechanical test, in vitro evaluation of compliance in a pulsatile flow reactor. Likewise, polyurethanes will be cultured with endothelial cells and smooth muscle cells, independently and in co-culture, in a perfusion reactor to evaluate the effect of hydrostatic pressure, shear stress and pulsatile flow with protein and gene expression of vascular cells. Finally, the graft with better mechanical and biological performance will be evaluated by proteomic and transcriptomic profiling through mass spectrometry and mRNA sequencing, respectively; to perform a complete evaluation of cellular behavior. All this in order to investigate the relationships between viscoelasticity, hemodynamics and the behavior of vascular cells that could lead, in addition, to optimizations of the composition of polyurethanes to improve the final performance of the synthetic vascular graft, which could be the alternative to use in the treatment of cardiovascular diseases.

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