Mesenchymal stromal cells and mathematical modeling for the improvement of cell microencapsulation technologies

Abstract

En la presente tesis doctoral se abordan aspectos relacionados con la biocompatibilidad y bioseguridad de los sistemas de microencapsulación celular para la liberación sostenida de moléculas terapéuticas.En una primera parte, se analizó el comportamiento de una línea de células madre mesenquimales D1 (D1-MSC), genéticamente modificadas para secretar eritropoyetina (EPO), dentro de dichos sistemas. Para ello, se realizaron pruebas de viabilidad y metabolismo celular, proliferación y secreción de la molécula activa, durante 45 días, tanto in vitro como in vivo, en un modelo de ratón. El estudio incluyó 4 grupos de microcápsulas con diferentes cargas celulares, de forma que fue posible evaluar la influencia de dicho parámetro en el comportamiento final de los sistemas. Estas células poseen características de inmunomodulación muy adecuadas para mitigar la respuesta a cuerpo extraño que suele observarse con este tipo de implantes.En una segunda parte, se desarrolló un completo, pero al mismo tiempo sencillo, modelo matemático para el cálculo de la dosis administrada mediante sistemas de micropartículas esféricas, donde el principio activo se encuentra encapsulado en el interior de esferas de hidrogel, o cuando la molécula terapéutica es sintetizada por células inmovilizadas dentro de dichas esferas. El modelo nos da una relación entre un volumen, una cantidad de esferas y una cantidad de células o de principio activo, permitiendo una dosificación exacta y fiable, medida en unidades volumétricas. La validación de las expresiones matemáticas se llevó a cabo con el ejemplo de la tecnología de microencapsulación celular para la liberación sostenida de principios activos.