Modelos de folículos pilosos de la impresora 3D
Los investigadores desarrollan un modelo innovador para probar fármacos contra las infecciones del folículo piloso
Las infecciones de los folículos pilosos suelen ser difíciles de tratar porque las bacterias se instalan en el espacio entre el pelo y la piel, donde es difícil que lleguen sustancias activas. Con el fin de investigar este escenario más de cerca en el laboratorio, investigadores del Departamento de Administración de Fármacos a través de Barreras Biológicas del Instituto Helmholtz de Investigación Farmacéutica del Sarre (HIPS) han desarrollado un modelo con folículos pilosos humanos incrustados en una matriz producida mediante impresión 3D. En el futuro, este modelo podrá utilizarse para probar la eficacia de nuevos fármacos candidatos contra los patógenos correspondientes directamente en los folículos humanos. El equipo ha publicado sus resultados en la revista ACS Biomaterials Science & Engineering.
Los folículos pilosos son estructuras complejas que rodean la raíz del pelo, anclándola a la piel y dándole sujeción. Al mismo tiempo, la zona entre la piel y el folículo ofrece condiciones óptimas para que los microorganismos se multipliquen sin trabas. Esto suele provocar una inflamación crónica del folículo, que no sólo es dolorosa, sino que en el caso del acné inverso también puede desencadenar enfermedades secundarias como la diabetes mellitus o incluso una sepsis aguda. Sólo en Alemania hay actualmente unas 830.000 personas afectadas por esta enfermedad.
Para desarrollar con éxito nuevas sustancias activas contra la inflamación del folículo piloso, se necesitan modelos que puedan simular las condiciones fisiológicas de la piel en el laboratorio de la forma más realista posible. Un equipo dirigido por el profesor Claus-Michael Lehr en HIPS, una sede del Centro Helmholtz para la Investigación de Infecciones (HZI) en colaboración con la Universidad del Sarre, ha desarrollado ahora un modelo de este tipo. Mediante el trasplante de folículos pilosos humanos vivos en una matriz de colágeno dentro de un andamio de polímero impreso en 3D, los investigadores lograron reproducir con éxito el entorno natural de los folículos pilosos. "El modelo tiene la ventaja de que podemos probar nuevos fármacos candidatos en el microambiente del folículo piloso en una fase temprana de desarrollo sin tener que recurrir a ensayos con animales", afirma Samy Aliyazdi, primer autor del estudio.
Hasta ahora, los nuevos fármacos candidatos contra las infecciones del folículo piloso se probaban inicialmente en modelos más sencillos, como folículos pilosos humanos flotantes en cultivo líquido. Sin embargo, estos modelos no representan adecuadamente las condiciones reales de los pacientes y, por tanto, no son ideales para estudios de eficacia biológica. Con el nuevo modelo 3D, los investigadores ya han demostrado que las nanopartículas penetran y se distribuyen mejor en los folículos pilosos que en los cultivos de folículos pilosos flotantes. Por tanto, las nanopartículas pueden penetrar profundamente en los folículos pilosos y son adecuadas como portadoras de principios activos. El equipo de Lehr también demostró que las infecciones del folículo piloso por el patógeno hospitalario Staphylococcus aureus pueden combatirse mucho mejor si el antibiótico rifampicina se "empaqueta" en esas nanopartículas.
El modelo 3D descrito de folículos pilosos humanos supera algunos de los retos asociados a los modelos de laboratorio anteriores. "Nuestro modelo proporciona una réplica más realista del microentorno del folículo piloso humano y puede cultivarse a largo plazo. Pero aún no hemos llegado al final del camino. Tenemos que seguir optimizando las propiedades mecánicas del polímero. También tenemos previsto incluir otros tipos de células, como fibroblastos y células inmunitarias, para que el modelo sea aún más representativo de la situación del paciente", afirma Aliyazdi. Un modelo más complejo de este tipo tiene un gran potencial para aportar valiosos conocimientos tempranos sobre la viabilidad del folículo piloso, el comportamiento de los patógenos y, en última instancia, la predictibilidad de las evaluaciones de eficacia y seguridad de los fármacos". subraya Lehr: "Nuestra investigación demuestra que imitar el entorno natural del folículo piloso es fundamental para evaluar la eficacia de los antibióticos. Este modelo podría acelerar significativamente el desarrollo de nuevas terapias dirigidas, reduciendo al mismo tiempo el número de estudios con animales necesarios."
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Publicación original
Samy Aliyazdi, Sarah Frisch, Tobias Neu, Barbara Veldung, Pankaj Karande, Ulrich F Schaefer, Brigitta Loretz, Thomas Vogt, Claus-Michael Lehr; "A Novel 3D Printed Model of Infected Human Hair Follicles to Demonstrate Targeted Delivery of Nanoantibiotics"; ACS Biomaterials Science & Engineering, 2024-7-3
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