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[ES] El titanio y sus aleaciones son los materiales más utilizados en el campo de la biomedicina y odontología para fabricar prótesis, componentes de las prótesis e implantes dentales ya que estos tienen una combinación favorable de propiedades mecánicas, físicas y químicas. En los últimos años la investigación en las aleaciones de base titanio ha estado en crecimiento constante, convirtiéndose en un sector muy competitivo, para buscar soluciones a los problemas que pueden dar los implantes utilizados actualmente, así como es la enfermedad periimplantaria. Mediante este trabajo se lleva a cabo la caracterización completa de la aleación Ti-15Mo-5In PM y Ti-35Nb-5In PM. Ambos presentan una estructura hexagonal compacta que permite la reducción de su módulo elástico y el acercamiento de este al del hueso, a diferencia de lo que ocurre con la aleación tan empleada Ti-6Al-4V, con un valor de módulo elástico que dista mucho del del hueso. Además, se realiza también la caracterización microestructural y mecánica de ambas aleaciones para conocer con exactitud sus propiedades. Por otro lado, se realiza en análisis de liberación de iones y el estudio de la resistencia a corrosión de las dos aleaciones en cuestión utilizando saliva artificial como electrolito. Ambas presentaron que se tratan de aleaciones biocompatibles y ninguna presentó ningún efecto tóxico. Además, se utilizaron las salivas con los restos de iones liberados como medio de contacto con las dos líneas celulares: las células madre de pulpa dental humana (hDPSC) y la línea de osteosarcoma humano MG-63. Esto hace posible el análisis de la posible citotoxicidad de estas y se mida el grado de viabilidad celular. Además, se realizan ensayos de diferenciación osteogénica de las células hDPSC y MG-63 para ver si se produce o no la diferenciación de estas en contacto con los discos de las aleaciones Ti-15Mo-5In PM y Ti-35Nb-5In PM. De este modo se consigue obtener un análisis tanto mecánico como biológico completo de las aleaciones ternarias. Como resultado, se concluye que tanto la aleación aleaciones Ti-15Mo-5In PM y Ti-35Nb-5In PM presentan resultados interesantes en todos los ensayos y también en los ensayos donde se ha utilizado el contacto con las células. Así pues, mediante este trabajo se anima a seguir investigando acerca de estas aleaciones que se consideran muy prometedoras en el campo biomédico., [EN] Titanium and its alloys are the most widely used materials in the field of biomedicine and dentistry to manufacture prostheses, components of prostheses and dental implants since they have a favorable combination of mechanical, physical and chemical properties. In recent years, research on titanium-based alloys has been in constant growth, becoming a very competitive sector, to seek solutions to the problems that currently used implants can cause, such as peri-implant disease. Through this work, the complete characterization of the Ti-15Mo-5In PM and Ti-35Nb-5In PM alloy is carried out. Both present a compact hexagonal structure that allows the reduction of their elastic modulus and its approach to that of bone, unlike what happens with the widely used Ti-6Al-4V alloy, with an elastic modulus value that is far from that of the bone. In addition, the microstructural and mechanical characterization of both alloys is also carried out to know exactly their properties. On the other hand, an ion release analysis and a study of the corrosion resistance of the two alloys in question was performed using artificial saliva as electrolyte. Both presented that they are biocompatible alloys and neither presented any toxic effect. In addition, saliva with the released ion remains were used as a means of contact with the two cell lines: human dental pulp stem cells (hDPSC) and the human osteosarcoma line MG-63. This makes possible the analysis of the possible cytotoxicity of these and the degree of cell viability is measured. In addition, osteogenic differentiation assays of hDPSC and MG-63 cells are carried out to see whether or not their differentiation occurs in contact with the discs of the Ti-15Mo-5In PM and Ti-35Nb-5In PM alloys. In this way it is possible to obtain a complete mechanical and biological analysis of the ternary alloys. As a result, it is concluded that both the alloys Ti-15Mo-5In PM and Ti-35Nb-5In PM present interesting results in all the tests and also in the tests where contact with cells has been used. Thus, this work encourages further research on these alloys that are considered very promising in the biomedical field.

[ES] El titanio y sus aleaciones se utilizan en odontología para la fabricación de implantes, prótesis y componentes de prótesis debido a su combinación favorable de mecánica, física y propiedades químicas. En los últimos años, las investigaciones en este sector tan competitivo se han centrado en el desarrollo de nuevas aleaciones debido a la gran prevalencia de periimplantitis en los pacientes que emplean implantes dentales. Se han empezado a estudiar aleaciones de titanio que introducen niobio (Nb), zirconio (Zr) y/o tantalio (Ta). Esta aleación cuaternaria Ti-Nb-Zr-Ta se considera una de las más prometedoras por múltiples razones. La bibliografía se centra sobre todo en su análisis microestructural pero no se encuentran apenas ensayos in vitro. Mediante este trabajo se lleva a cabo una caracterización completa del material. Presenta una microestructura hexagonal compacta que permite la reducción de su módulo elástico y el acercamiento de este al del hueso, a diferencia de lo que ocurre con la aleación tan empleada Ti-6Al-4V, con un valor de módulo elástico que dista mucho del del hueso. Se analiza la caracterización microestructural y mecánica de la aleación Ti-35Nb-7Zr-5Ta (TNZT) para conocer en profundidad sus propiedades. Por su parte, los elementos de esta aleación son biocompatibles y parecen no presentar ningún efecto tóxico. Se realizan ensayos de liberación de iones de la aleación TNZT empleando saliva artificial como electrolito y se comparan, nuevamente, con datos de la aleación de titanio puro (Ti CP) y Ti-6Al-4V. Además, estas salivas que contienen los iones liberados son empleados como medio en contacto con dos líneas celulares: las células madre de pulpa dental humana (hDPSC) y la línea celular MG-63 de osteosarcoma humano. De este modo, se analiza la posible citotoxicidad de estas y se mide el grado de viabilidad celular que presentan. Otro factor que se pretende mejorar con el uso de la aleación TNZT es la relación entre la interfase hueso-implante para promover una futura osteointegración. Así pues, se realizan ensayos de diferenciación osteogénica de las células hDPSC y de las MG-63 como control y de adhesión celular de las mismas sobre discos metálicos de TNZT. De este modo, se hace una caracterización completa de esta aleación cuaternaria, no solo en cuanto a sus propiedades mecánicas sino también en cuanto a su análisis biológico. Finalmente, se concluye que la aleación TNZT presenta grandes resultados en todos los ensayos en los que se han utilizado en contacto con las células. Así pues, mediante este trabajo, se anima a seguir investigando acerca de la aleación TNZT, muy prometedora en el campo biomédico., [CA] El titani i els seus aliatges s'utilitzen en odontologia per a la fabricació d'implants, pròtesis i components de pròtesis degut a la seua combinació favorable de mecànica, física i propietats químiques. En els últims anys, les investigacions en aquest sector tan competitiu s'han centrat en el desenvolupament de nous aliatges degut a la gran prevalença de periimplantitis en els pacients que empren implantes dentals. S'han començat a estudiar aliatges de titani que introduïxen niobi (Nb) , zirconi (Zr) i/o tàntal (Ta). Aquest aliatge quaternari Ti-Nb-Zr-Ta es considera un dels més prometedors per nombroses raons. La bibliografia se centra sobretot en el seu anàlisi microestructural però no es troben quasi assajos in vitro. Per mitjà d'este treball es du a terme una caracterització completa del material. Presenta una microestructura hexagonal compacta que permet la reducció del seu mòdul elàstic i l'acostament d'aquest al de l'os, a diferència del que ocorre amb l'aliatge tan emprat Ti-6Al-4V, amb un valor de mòdul elàstic que dista molt del de l'os. S'analitza la caracterització microestructural i mecànica de l'aliatge Ti35Nb-7Zr-5Ta (TNZT) per a conéixer en profunditat les seues propietats. Per altra banda, els elements d'este aliatge són biocompatibles i sembla no presentar cap efecte tòxic. Es realitzen assajos d'alliberament d'ions de l'aliatge TNZT emprant saliva artificial com a electròlit i es comparen, novament, amb dades de l'aliatge de titani pur (Ti CP) i Ti-6Al-4V. A més, estes salives que contenen els ions alliberats són empleades com a mitjà en contacte amb dos línies cel·lulars: les cèl·lules mare de polpa dental humana (hDPSC) i la línia cel·lular MG-63 d'osteosarcoma humà. D'aquesta manera, s'analitza la possible citotoxicitat d'aquestes i es mesura el grau de viabilitat cel·lular que presenten. Un altre factor que es es pretén millorar amb l'ús de l'aliatge TNZT és la relació entre la interfase os-implant per a promoure una futura osteointegració. Així, doncs, es realitzen assajos de diferenciació osteogènica de les cèl·lules hDPSC i de les MG-63 com a control i d'adhesió cel·lular de les mateixes sobre discs metàl·lics de TNZT. D'aquesta manera, es fa una caracterització completa d'este aliatge quaternari, no sols quant a les seues propietats mecàniques sinó també quant al seu anàlisi biològic. Finalment, es conclou que l'aliatge TNZT presenta grans resultats en tots els assajos en què s'han utilitzat en contacte amb les cèl·lules. Així, doncs, per mitjà d'este treball, s'anima a continuar investigant sobre l'aliatge TNZT, molt prometedor en el camp biomèdic., [EN] Titanium and its alloys are used in dentistry for the manufacture of implants, prosthetics, and prosthetic components due to their favorable combination of mechanical, physical, and chemical properties. In recent years, research in this highly competitive sector has focused on the development of new alloys due to the high prevalence of peri-implantitis in patients using dental implants. Titanium alloys that introduce niobium (Nb), zirconium (Zr) and / or tantalum (Ta) have begun to be studied. This Ti-Nb-Zr-Ta quaternary alloy is considered one of the most promising for multiple reasons. The bibliography focuses mainly on its microstructural analysis, but there are hardly any in vitro tests. Through this project a complete characterization of the material is carried out. It presents a compact hexagonal microstructure that allows the reduction of its elastic modulus and its approach to that of bone, unlike what happens with the widely used Ti-6Al-4V alloy, with an elastic modulus value that is far from the one of the bone. The microstructural and mechanical characterization of the Ti-35Nb-7Zr-5Ta (TNZT) alloy is analyzed to understand its properties in depth. On the other hand, the elements of this alloy are biocompatible and do not seem to present any toxic effect. Ion release tests of the TNZT alloy are performed using artificial saliva as electrolyte and are compared, again, with data from the pure titanium alloy (Ti CP) and Ti-6Al-4V. Furthermore, this saliva containing the released ions are used as a medium in contact with two cell lines: human dental pulp stem cells (hDPSC) and the human osteosarcoma cell line MG-63. In this way, the possible cytotoxicity of these is analyzed and the degree of cell viability they present is measured. Another factor that is intended to improve with the use of the TNZT alloy is the relationship between the bone-implant interface to promote future osseointegration. Thus, osteogenic differentiation assays of hDPSC and MG-63 cells used as a control and cell adhesion of them on metallic TNZT discs are performed. In this way, a complete characterization of this quaternary alloy is made, not only in terms of its mechanical properties but also in terms of its biological analysis. Finally, it is concluded that the TNZT alloy presents great results in all the tests in which it has been used in contact with cells. Thus, through this work, further research is encouraged on the TNZT alloy, which is very promising in the biomedical field.

Resumen El tejido adiposo contiene un gran número de células madre mesenquimales (Adipose Stem Cells, ASCs) que residen en su estroma vascular. Aunque existe controversia acerca de la capacidad de generar tejido óseo de estas células in vivo, in vitro constituyen un buen modelo de diferenciación osteogénica debido a su semejanza fenotípica con las células estromales de la médula ósea (Bone Marrow Stromal Cells, BMSCs) en cultivo. La diferenciación de las poblaciones osteoprogenitoras de la médula ósea está intensamente regulada por factores locales, como el factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF) y la proteína relacionada con la parathormona (PTHrP), que modulan la proliferación de estas poblaciones en distintos estadios de diferenciación. Tanto el VEGF como el fragmento N-terminal de la PTHrP ejercen efectos osteogénicos. En este estudio hipotetizamos que sus efectos sobre la proliferación celular de los osteoprogenitores son dependientes del estadio de diferenciación osteoblástica. Tras confirmar su capacidad de diferenciación in vitro por expresión génica de Runx2 y acumulación de calcio, se analizó la respuesta proliferativa a estímulos con VEGF o PTHrP(1-36) de ASCs sometidas o no a inducción osteogénica. VEGF pero no PTHrP(1-36) estimuló la capacidad proliferativa de las ASCs no inducidas mientras que PTHrP(1-36), pero no VEGF, estimuló la proliferación de las ASCs inducidas, corroborando el papel diferencial de estos factores de crecimiento en distintos estadios de diferenciación. Abstract Adipose tissue contains a large number of mesenchymal stem cells (ASCs) residing in their vascular stroma. Although there is controversy regarding the ability to generate bone tissue from these cells in vivo, the in vitro cells offer a good model of osteogenic differentiation due to its phenotypic similarity with the bone marrow stromal cells (BMSCs) in culture. The differentiation of osteo-progenitor populations of bone marrow is intensely regulated by local factors, such as vascular endothelial growth factor (VEGF) and parathyroid hormone-related protein (PTHrP), which modulate these populations' proliferation in different stages of differentiation. Both the VEGF and the N-terminal fragment of the PTHrP exert osteogenic effects. In this study, we posited that its effects on proliferation of osteo-progenitors are stage dependent of osteoblastic differentiation. After confirming its capacity to in vitro differentiation by Runx2 gene expression and accumulation of calcium, the proliferative response to stimuli was analyzed with VEGF or PTHrP (1-36) of ASCs submitted or not to osteogenic induction. VEGF, but not PTHrP (1-36), stimulated the proliferative capacity of uninduced ASCs, whereas BMSCs, but not VEGF, stimulated the proliferation of induced ASCs, corroborating the differential role of this growth in different stages of differentiation.

Se caracterizaron células obtenidas del tejido adiposo subcutáneo de caninos para demostrar su naturaleza de células madre mesenquimales (ad-MSCs). Las células se cultivaron y expandieron bajo condiciones in vitro. Se determinó la presencia de marcadores de superficie CD73, CD90 y CD105 por citometría de flujo y PCR en tiempo real, siendo idéntico el perfil de expresión obtenido al reportado en células madre mesenquimales humanas. Se demostró su potencial de diferenciación mediante análisis de expresión génica por PCR en tiempo real luego de inducirlas a procesos de diferenciación osteogénica y adipogénica. La capacidad de diferenciación osteogénica se evidenció a través de la expresión de genes de tejido óseo (colágeno tipo I y osteonectina) en una cinética de expresión concordante con los eventos moleculares y celulares del desarrollo óseo in vivo. El potencial adipogénico se evaluó por la formación de vacuolas lipídicas intracelulares y la expresión del gen de lipoprotein-lipasa, acorde con el proceso in vivo. Se concluye que las células mesenquimales obtenidas del tejido adiposo de caninos cumplen los criterios morfológicos, de expresión de marcadores de superficie específicos y de capacidad de diferenciación mesodérmica, confirmando su naturaleza de células madre mesenquimales. Los resultados del presente trabajo indicaron que las ad-MSCs de los caninos son un excelente modelo preclínico para el desarrollo de aplicaciones en medicina regenerativa, tanto en medicina veterinaria, como en medicina humana. Cells obtained from the canine subcutaneous adipose tissue were characterized to demonstrate the nature of mesenchymal stem cells (adMSCs). The cells were cultured and expanded in vitro conditions. The presence of the surface markers CD73, CD90 and CD105 by flow cytometry and real time PCR was determined. The expression profile is identical to that reported in human mesenchymal stem cells. The differentiation potential was demonstrated by gene expression by real time PCR after induction osteogenic and adipogenic. Osteogenic differentiation was evidenced by the expression of genes of bone tissue (type I collagen and osteonectin) in expression kinetics consistent with the molecular and cellular events of bone development in vivo. In the adipogenic differentiation, were the formation of intracellular lipid vacuoles and expression of lipoprotein lipase gene (LPS), according to the in vivo process. We conclude that mesenchymal, cells derived from adipose tissue of dog, meet the morphological criteria, expression of specific surface markers and mesodermal differentiation capacity, confirming the nature of mesenchymal stem cells. The canine mesenchymal stem cells are an excellent preclinical model for developing applications in regenerative medicine that can be used both in veterinary and human medicine.

El papel de la estimulación mecánica en la diferenciación de las células madre mesenquimales humanas (CMMHs) es una alternativa terapéutica para aplicaciones en ingeniería tisular. Este estudio evaluó el efecto de cargas mecánicas sobre la diferenciación de las CMMHs, y los mecanismos celulares que intervienen en el proceso de mecanotransducción. Las CMMHs se sembraron en frascos de cultivo de 75cm2 y fueron expuestas a tensión uniaxial de deformación de 500, 1000, 1500 y 2000 micro strains (με), con una intensidad de 9 ciclos/minuto por 3 horas durante 4 días consecutivos. Se evaluó la actividad transcripcional de los factores de transcripción Runx2 y Sox9 y de los genes de Osteocalcina (OC), Colágeno tipo 1 (Col1) y Fosfatasa Alcalina (ALP). Después de la exposición al estímulo, los marcadores osteogénicos Col1, OC, y ALP se expresaron temporalmente; y los factores de transcripción Runx2 y Sox9 disminuyeron la expresión con respecto a las células de grupo control (sin estímulo), sugiriendo que el estímulo mecánico indujo la diferenciación de las células CMMHs a linaje osteoblástico. La identificación de los genes que traducen los estímulos mecánicos en las CMMHs y modulan la diferenciación osteogénica, tienen proyección directa en medicina regenerativa a través del desarrollo y perfeccionamiento del enfoque de ingeniería de tejidos funcionales. The role of mechanical stimulation for mesenchymal stem cells (MSCs) differentiation is a therapeutic alternative for applications in tissue engineering. The aim of this study was to evaluate the effect of mechanical strain on the differentiation and cellular mechanisms of mechanotransduction in MSCs. The cells were seeded in 75cm2 culture flasks and then exposed to uniaxial mechanical tensile strain of 500, 1000, 1500 and 2000 micro strains (με), 9 cycles / minute during 3 hours for 4 consecutive days. Runx2 and Sox9 transcription factors andOsteocalcin (OC), Collagen Type 1 (Col1) and Alkaline Phosphatase (ALP) gene expression was ascertained. After exposure to mechanical strain, osteogenic marker genes Col1, OC, and ALP were expressed temporally, while Runx2 and Sox9 transcription factors expression decreased, compared with control cells without stimulation, suggesting that mechanical stimulus induced differentiation of mesenchymal stem cells into osteoblast lineage. Identification of genes that translate mechanical stimuli in MSCs and modulate osteogenic differentiation hasimportant implications in regenerative medicine as an approach to functional tissue engineering. O papel da estimulação mecânica na diferenciação das célulastronco mesenquimais humanas (CMMHs) é uma alternativa terapêutica para aplicações em engenharia tissular. Este estudo avaliou o efeito de cargas mecânicas sobre a diferenciação das CMMHs, e os mecanismos celulares que intervém no processo de Mecanotransdução. As CMMHs foram cultivadas em frascos de cultivo de 75cm2 e foram expostas a tensão uniaxial de deformação de 500, 1000, 1500 e 2000 micro strains (με), com uma intensidade de 9 ciclos/minuto por 3 horas durante 4 dias consecutivos. Foi avaliada a atividade transcricional dos fatores de transcrição Runx2 e Sox9 e dos genes de Osteocalcina (OC), Colágeno tipo 1 (Col1) e Fosfatase Alcalina (ALP). Depois da exposição ao estímulo, os marcadores osteogênicos Col1, OC, e ALP foram expressos temporariamente; e os fatores de transcrição Runx2 e Sox9 diminuíram a expressão em comparação com as células do grupo controle (sem estímulo), sugerindo que o estímulo mecânico induziu a diferenciação das células CMMHs à linhagem osteoblástica. A identificação dos genes que traduzem os estímulos mecânicos nas CMMHs e modulam a diferenciação osteogênica, têm projeção direta na medicina regenerativa através do desenvolvimento e aperfeiçoamento do enfoque de engenharia de tecidos funcionais.

El tejido adiposo es una de las principales fuentes de células madre de fácil obtención y con alto potencial de diferenciación hacia linajes celulares especializados. Con el objetivo de estandarizar la obtención de estas células y dirigir su diferenciación hacia el linaje osteogénico, se utilizó tejido adiposo procedente de liposucción y de abdominoplastia. Se aplicaron métodos de disgregación mecánica y enzimática del tejido para obtener las células. La morfología celular obtenida fue similar a fibroblastos y a células madre reportadas por otros autores. Se encontró una mayor eficiencia en el procesamiento del lipoaspirado en comparación con el tejido resultante de abdominoplastia, y la disgregación enzimática del tejido permitió una mayor liberación de células y una temprana adhesión al plato de cultivo. La inducción de las células madre derivadas de lipoaspirado hacia el linaje osteogénico permitió la observación, mediante tinción con alizarina roja S, de depósitos de calcio en la matriz extracelular en las células bajo condiciones de diferenciación, pero no en aquellas sin suplementos osteogénicos. Se obtuvieron cultivos de células madre derivadas de lipoaspirado con capacidad de diferenciación hacia el linaje osteogénico, a través de inducción controlada, que podrían ser utilizadas en la ingeniería de tejido óseo. Adipose tissue is one of the main sources of stem cells readily available and with a high potential to differentiate into specific mesenchymal and non-mesenchymal lineages. Therefore, to standardize the collection of these cells, adipose tissue from surgical liposuctions and abdominoplasty was used. Methods of enzymatic and mechanical digestion were used to release the cells. With regard to cell morphology, the cells displayed a fibroblast-like spindleshaped morphology as cited by other authors. There was a higher efficiency in processing tissue from liposuctions compared with tissue from abdominoplasty. Likewise, the enzymatic digestion allowed faster initial cell adhesion than the mechanical digestion. Finally, calcium deposits were observed by alizarin red staining in cultures under osteogenic conditions, but were absent in cultures lacking osteogenic supplements. In conclusion, isolated adiposedderived stem cells were capable of osteogenic differentiation and therefore with potential applications in bone tissue engineering.

El tejido adiposo es una de las principales fuentes de células madre de fácil obtención y con alto potencial de diferenciación hacia linajes celulares especializados. Con el objetivo de estandarizar la obtención de estas células y dirigir su diferenciación hacia el linaje osteogénico, se utilizó tejido adiposo procedente de liposucción y de abdominoplastia. Se aplicaron métodos de disgregación mecánica y enzimática del tejido para obtener las células. La morfología celular obtenida fue similar a fi broblastos y a células madre reportadas por otros autores. Se encontró una mayor efi ciencia en el procesamiento del lipoaspirado en comparación con el tejido resultante de abdominoplastia, y la disgregación enzimática del tejido permitió una mayor liberación de células y una temprana adhesión al plato de cultivo. La inducción de las células madre derivadas de lipoaspirado hacia el linaje osteogénico permitió la observación, mediante tinción con alizarina roja S, de depósitos de calcio en la matriz extracelular en las células bajo condiciones de diferenciación, pero no en aquellas sin suplementos osteogénicos. Se obtuvieron cultivos de células madre derivadas de lipoaspirado con capacidad de diferenciación hacia el linaje osteogénico, a través de inducción controlada, que podrían ser utilizadas en la ingeniería de tejido óseo. Adipose tissue is one of the main sources of stem cells readily available and with a high potential to differentiate into specifi c mesenchymal and non-mesenchymal lineages. Therefore, to standardize the collection of these cells, adipose tissue from surgical liposuctions and abdominoplasty was used. Methods of enzymatic and mechanical digestion were used to release the cells. With regard to cell morphology, the cells displayed a fi broblast-like spindleshaped morphology as cited by other authors. There was a higher effi ciency in processing tissue from liposuctions compared with tissue from abdominoplasty. Likewise, the enzymatic digestion allowed faster initial cell adhesion than the mechanical digestion. Finally, calcium deposits were observed by alizarin red staining in cultures under osteogenic conditions, but were absent in cultures lacking osteogenic supplements. In conclusion, isolated adiposedderived stem cells were capable of osteogenic differentiation and therefore with potential applications in bone tissue engineering.