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Biomateriales para Piel Artificial que simulan propiedades de la piel humana

En 2023, una nueva legislación prohibirá el uso de animales en la industria cosmética en todo el mundo. Este hecho, junto con las consideraciones éticas sobre el uso de animales o humanos en la investigación científica, resalta la necesidad de proponer nuevas alternativas de Biomateriales para Piel Artificial que simulen la piel humana.

Pruebas en animales

Los modelos animales se utilizan ampliamente en la investigación básica como alternativa a la piel humana y en la fase de estudios preclínicos para evaluar la acción de los fármacos. No obstante, estos modelos raramente predicen las respuestas humanas en términos de fisiología de la piel. Además, los protocolos de alto costo y tiempo son importantes inconvenientes de su uso.
Desde 2013, consideraciones éticas sobre el uso de animales y / o voluntarios para fines científicos se ha reforzado en la Unión Europea. Concretamente, en dermatología, las autoridades reguladoras y la industria están exigiendo sustitutos de piel artificial ya que el uso de animales y humanos está éticamente regulado para medicamentos y prohibido para uso cosmético. En 2018, el Parlamento de la UE alentó una prohibición mundial de probar cosméticos en animales al 2023.

Piel artificial

Este hecho ha animado a los científicos a proponer alternativas nuevas y reproducibles para
demostrar la seguridad y eficacia de los productos e ingredientes tópicos. Hasta ahora,
diferentes propuestas de sustitutos de piel han realizado un intento de reproducir varios aspectos
de piel humana real, pero, por muchas razones, no se consideran buenas alternativas. En la mayoría de los casos, las células vivas se cultivan en un andamio artificial, lo que significa que la piel es difícil de manejar y afecta a sus costes y fecha de caducidad.

En una investigación se creó un modelo físico de piel basado en un biomaterial, que puede ofrecer resultados similares a los de la piel humana pero con fuertes simplificaciones. Este modelo consta de una membrana de tres capas compuesta de materiales rentables que pueden imitar varias características y propiedades de la piel, como capas, tamaño de los poros de la piel, elasticidad,
e hidratación
, evitando el uso de células vivas. El andamio de la membrana se compone principalmente de quitosano reticulado.

Quitosano como Biomateriales para Piel Artificial

Las principales razones que llevan a optar por el quitosano, en lugar de otros biomateriales naturales son:

  • Es un ingrediente sostenible, ya que es un producto de desecho obtenido de diferentes animales.
  • La quitina, el biomaterial del que se deriva el quitosano, es el segundo polímero natural más abundante presente en el mundo, después de la celulosa.
  • El quitosano es asequible en comparación con otros biomateriales.
  • Se usa ampliamente en modelos de piel artificial.
  • La estructura del quitosano reduce las interacciones particulares con proteínas, células y organismos vivos.
  • El quitosano tiene una amplia gama de aplicaciones en tratamientos de quemaduras y heridas debido a su propiedad hemostática, antimicrobiana y antifúngicas.

En esta investigación, un complejo de polielectrolito (PEC) fue construido por la técnica de autoensamblaje capa a capa (LbL). A través de esta tecnología de fabricación de película delgada, las capas se pueden crear de diferentes maneras, incluidas inmersivas, giratorias, de aspersión, fluídicas y conjuntos electromagnéticos, por nombrar algunos.
PEC puede proporcionar propiedades fisicoquímicas que los componentes individuales no pueden. En este caso, se logró una estructura en forma de escalera. Se desarrolló una membrana de quitosano de tres capas utilizando quitosano-sodio tripolifosfato iónicamente reticulado.

Resultados y aplicaciones futuras de Biomateriales para Piel Artificial

Se obtuvieron membranas de tres capas reticuladas iónicamente con diferentes tipos de
quitosano de diferentes orígenes naturales. Se crearon poros en dichas membranas. El quitosano es adecuado para reproducir los poros de la piel humana y exhibe un patrón elástico similar a algunas áreas de la piel. Los diferentes orígenes influyen en el comportamiento elástico. En cuanto a la capacidad de hinchamiento, se producen resultados muy similares, incluso entre membranas base y activadas.

El método desarrollado muestra una buena reproducibilidad entre reticulado de tres capas
membranas obtenidas con los diferentes tipos de quitosano
. También se ha demostrado que la reticulación y el uso de tres capas son cuestiones importantes para aumentar la elasticidad de la membrana para acercarse a la elasticidad de la piel. A medida que se combinan muchas capas, se logra más elasticidad. Además, si estas capas están reticuladas, la elasticidad aumenta mucho más.

Con el fin de mejorar y aumentar el número de propiedades de la membrana relacionada con la piel humana, deberá estudiarse en el futuro diferentes combinaciones de quitosan con varios otros biomateriales para membranas, como ácido hialurónico, colágeno, elastina y lípidos, y podrían agregarse en capas específicas para diferenciarlos. Por lo tanto, se podrían realizar capas a medida y podrían representar algunos aspectos de diferentes capas de piel, dependiendo de los materiales agregados.

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