Abstract

Introducción: En los últimos años, se han desarrollado diversas mejoras en liberación gradual y duradera. Si bien los biomateriales liberadores de oxígeno (BLO) pueden ayudar a mejorar la disponibilidad de oxígeno, desarrollar materiales eficientes y duraderos es una tarea compleja. Adicionalmente, se subestima la relevancia de la caracterización acelular inicial de muchos de estos BLO en términos de oxigenación, difusión, porosidad, nanotopografia. Adicionalmente se desconoce el papel de los BLO tanto en modelos de Hypoxia (1%O2) 2D y 3D de células mesenquimales de cordón umbilical, así como el desafío de estudiar sus dinámicas en modelos tanto en fases liquidas como en hidrogeles o biopolímeros de gran potencial para el desarrollo de biotinas. Objetivo: Desarrollar una nueva formulación de BLO capaz de incrementar la disponibilidad de oxígeno en fases liquidas y semisólida (tipo geles) para mitigar el estrés hipóxico en células mesenquimales cultivadas en 2D and 3D. Metodología: Este estudio aborda la caracterización inicial de micro/nano entidades codificados en este estudio como ViaCox en medios de cultivo celular y biopolímeros. Dicha caracterización involucra propiedades físicas y de estabilidad a través de técnicas de Dispersión Dinámica de Luz (DLS), Análisis de Seguimiento de Nanopartículas (NTA), potencial zeta. Respecto a las dinámicas de oxígenos medimos la mezcla de soluciones enriquecidas con ViaCox#1 en condiciones hipóxicas o anóxicas (1 y 0 mg/L de O2, respectivamente) tanto en fase liquida como en hidrogel. En este ulmo se caracterizó ultraestructura por microscopia SEM y fuerza atómica (AFM) seguido de la evaluación en viabilidad celular y muerte celular. Resultados: Los nanoentidades ViaCox_Liquid & ViaCox_Gel liberan oxígeno directamente al entorno circundante tanto fase liquida (DMEM) como hidrogeles en condiciones de hipoxia. En experimentods 2D se observó en un aumento significativo en la producción de ATP y una reducción del estrés mitocondrial durante 24 horas. Respecto a los hidrogeles, previamente se caracterizó la integración de biomateriales con ViaCox_Gel, dotando al polímero de una composición multipropósito de: i) incrementar la entrega de oxígeno al interior de hidrogel, ii) generar hasta un 40% de porosidad en el interior del hidrogel, iii) incrementar la tasa de difusión para FITC entre 1.8 y 4.6 veces mayor que el constructo de control. Los hidrogeles con ViaCox_Gel aumentaron significativamente la actividad mitocondrial (0,35 abs) y viabilidad en comparación con el control (0,19 abs). Conclusion:Las formulaciones con ViaCox_Gel protegen a las UC-MSCs contra el estrés hipóxico tanto en células cultivas en 2D como en 3D. Sin embargo, todavía se necesitan más experimentos para medir otros aspectos relevantes en los cultivos 3D, como la proliferación celular y la respuesta hipóxica mediada por Hif1 alfa.