ES2933738A1 - HYDROGEL BASED ON DECELLULARIZED EXTRACELLULAR MATRIX AND ITS USES (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents

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ES2933738A1 ES202130097A ES202130097A ES2933738A1 ES 2933738 A1 ES2933738 A1 ES 2933738A1 ES 202130097 A ES202130097 A ES 202130097A ES 202130097 A ES202130097 A ES 202130097A ES 2933738 A1 ES2933738 A1 ES 2933738A1
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Corrales Juan Antonio Marchal
Acedo Cristina Antich
González Gema Jiménez
Wrona Carlos Chocarro
De Andrés Julia López
Martínez Ana Voltes
Ruiz Elena López
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Abstract

Hydrogel based on decellularized extracellular matrix and its uses. The invention relates to a biomimetic hydrogel of decellularized extracellular matrix derived from mesenchymal stem cells, decellularized extracellular matrix derived from mesenchymal stem cells differentiated into adipocytes, fibroblasts, chondrocytes and osteoblasts, and decellularized extracellular matrix derived from cultured fibroblasts, to compositions containing said hydrogel, to methods of producing said hydrogel, and to its preclinical research and medical uses. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

HIDROGEL BASADO EN MATRIZ EXTRACELULAR DESCELULARIZADA Y SUS USOSHYDROGEL BASED ON DECELLULARIZED EXTRACELLULAR MATRIX AND ITS USES

La invención se refiere a un hidrogel biomimético a partir de matriz extracelular descelularizada, a composiciones que contienen dicho hidrogel, a métodos para producir dicho hidrogel y a sus usos médicos. La invención pertenece al campo técnico de los biomateriales, particularmente a la ingeniería de tejidos.The invention relates to a biomimetic hydrogel from decellularized extracellular matrix, to compositions containing said hydrogel, to methods for producing said hydrogel and to its medical uses. The invention belongs to the technical field of biomaterials, particularly tissue engineering.

ESTADO DE LA TÉCNICASTATE OF THE ART

El cartílago articular (CA) es un tejido conectivo especializado que desarrolla importantes funciones relacionadas con la conservación y la posibilitación de la locomoción. Debido a su estructura y fisiología avascular, el cartílago tiene una capacidad de reparación intrínseca limitada cuando se lesiona, una afección que con frecuencia da como resultado enfermedades degenerativas tales como la osteoartritis (OA) (Ryu J., et al, 1984, Arthrítis Rheum., 27, 49). Articular cartilage (AC) is a specialized connective tissue that performs important functions related to the maintenance and enabling of locomotion. Due to its avascular structure and physiology, cartilage has limited intrinsic repair capacity when injured, a condition that often results in degenerative diseases such as osteoarthritis (OA) ( Ryu J., et al, 1984, Arthritis Rheum ., 27, 49).

Para promover la regeneración del cartílago, las estrategias de ingeniería de tejidos (IT) han supuesto un paso adelante, proporcionando biomateriales como armazones en los que pueden colocarse células para producir localmente nuevos tejidos similares al cartílago (Armiento A. R., et al, 2018, Acta Biomater., 65, 1). Entre los biomateriales de armazón, los hidrogeles inyectables han recibido mucha atención no solo por sus propiedades biológicas y fisicoquímicas excepcionales (por ejemplo, citocompatibilidad, alta retención de agua, permeabilidad y propiedades mecánicas ajustables) sino también por su capacidad para rellenar cualquier herida con forma (Jooybar E., et al, 2019, Acta Biomater., 83, 233). To promote cartilage regeneration, tissue engineering (IT) strategies have taken a step forward, providing biomaterials as scaffolds in which cells can be placed to locally produce new cartilage-like tissues ( Armiento AR, et al, 2018, Acta Biomater., 65, 1). Among scaffold biomaterials, injectable hydrogels have received much attention not only for their exceptional biological and physicochemical properties (for example, cytocompatibility, high water retention, permeability, and tunable mechanical properties) but also for their ability to fill any shaped wound. ( Jooybar E., et al, 2019, Acta Biomater., 83, 233).

Tomando como inspiración la matriz extracelular (MEC), que desempeña una función importante no sólo como soporte mecánico, sino también como regulador funcional clave para la maduración tisular, se han realizado esfuerzos considerables para desarrollar hidrogeles que recreen la composición o las propiedades del cartílago articular nativo para guiar la formación específica de tejidos (Luo Y., et al, 2019, J Biomed. Mater. Res. Parte B Appl. Biomater., 107, 1695). Taking inspiration from the extracellular matrix (ECM), which plays an important role not only as mechanical support, but also as a key functional regulator for tissue maturation, considerable efforts have been made to develop hydrogels that recreate the composition or properties of articular cartilage. native to guide tissue-specific formation ( Luo Y., et al, 2019, J Biomed. Mater. Res. Part B Appl. Biomater., 107, 1695).

Las lesiones óseas son trastornos comunes que afectan a personas de todas las edades; en el caso de las lesiones del cartílago de la rodilla, a medida que la lesión del cartílago progresa, se extiende al hueso subcondral subyacente y aparece un defecto osteocondral (Jiménez G., et al, 2018, J Adv Exp Med Biol., 1059: 63-83)). Los enfoques clínicos actuales para la reparación de defectos articulares no son totalmente satisfactorios debido a la mala calidad del tejido recién formado y a la falta de integración (López-Ruiz E., et al, 2018, Eur Cell Mater., 35: 209-224). Gracias a la ingeniería de tejidos en las últimas décadas se han desarrollado diferentes construcciones para este tipo de lesiones, pero estos productos aún no son capaces de imitar todas las características del cartílago y el hueso, principalmente debido a limitaciones tecnológicas para producir estructuras biomiméticas compuestas por materiales con diversas propiedades y que permitan la disposición espacial de las células para su correcta integración. Para favorecer la regeneración del tejido óseo, la técnica conocida como bioimpresión 3D se presenta como una alternativa para la fabricación de soportes formados por diversos biomateriales y diferentes tipos de células distribuidas de manera personalizada, estructurada y definida espacialmente. Por tanto, para la creación de construcciones para lesiones óseas, es importante la creación de biotintas y la combinación de materiales que imiten las propiedades estructurales, físicas y biológicas del hueso. Estos materiales deben ser bioactivos, biocompatibles, biodegradables y deben proporcionar señales para la diferenciación y la proliferación (López-Ruiz E., et al, 2016, Expert Opin Ther Pat. 26 (8): 877-90). Bone injuries are common disorders that affect people of all ages; In the case of knee cartilage lesions, as the cartilage lesion progresses, it spreads to the underlying subchondral bone and an osteochondral defect appears ( Jiménez G., et al, 2018, J Adv Exp Med Biol., 1059 : 63-83)). Current clinical approaches for the repair of joint defects are not fully satisfactory due to the poor quality of the newly formed tissue and the lack of integration ( López-Ruiz E., et al, 2018, Eur Cell Mater., 35: 209-224). Thanks to tissue engineering, in recent decades, different constructions have been developed for this type of injury, but these products are still not capable of imitating all the characteristics of cartilage and bone, mainly due to technological limitations to produce biomimetic structures composed of materials with diverse properties and that allow the spatial arrangement of the cells for their correct integration. To promote the regeneration of bone tissue, the technique known as 3D bioprinting is presented as an alternative for the manufacture of supports made up of various biomaterials and different types of cells distributed in a personalized, structured and spatially defined manner. Therefore, for the creation of constructs for bone lesions, the creation of bioinks and the combination of materials that mimic the structural, physical, and biological properties of bone are important. These materials must be bioactive, biocompatible, biodegradable, and must provide signals for differentiation and proliferation ( López-Ruiz E., et al, 2016, Expert Opin Ther Pat. 26 ( 8):877-90).

La piel es uno de los órganos más grandes del cuerpo, comprendiendo el 15 % del peso corporal total de los adultos, este órgano desempeña una función vital en el mantenimiento de la homeostasis del cuerpo, ya que protege los órganos internos de posibles amenazas químicas, biológicas y físicas. Además, ejerce muchas otras funciones, tales como la prevención de la pérdida excesiva de agua, la termorregulación, la excreción y la percepción a través de receptores especializados (Kanitakis J., et al, 2002, Eur J Dermatology. 12(4): 390-401; Kolarsick, P. A. J. y Kolarsick MA. 2001, Journal of the Dermatology Nurses' Association. págs. 203-13; Sontheimer RD. 2014, Journal of Investigative Dermatology. Nature Publishing Group. 134, págs. 581-2). Las enfermedades relacionadas con la piel pueden deberse a varias razones: heridas agudas o crónicas, patologías relacionadas con la piel (tales como úlceras del pie diabético), fístulas perianales, epidermólisis bullosa o la causa más común de pérdida de piel importante, el traumatismo térmico. Los traumatismos dérmicos profundos y las heridas cutáneas de espesor total con frecuencia son difíciles de tratar debido al alto riesgo de infección, la importancia del área implicada y el daño potencial de capas más profundas de la piel, incluyendo la dermis. Un enfoque típico para el tratamiento de lesiones cutáneas graves es reemplazar el tejido perdido por un autoinjerto, un aloinjerto o un xenoinjerto. A pesar de ello, estas soluciones presentan dos grandes inconvenientes: la disponibilidad de donantes y, especialmente, las heridas grandes, donde ninguno de estos enfoques es factible (Vrana NE, et al. 2013, Tissue Engineering - Parte B: Reviews. 19, págs. 529-43; Santema TB, et al. 2016, Cochrane Database of Systematic Reviews. Vol 2016). Para superar estas limitaciones, es necesario desarrollar sustitutos cutáneos, en los que la ingeniería de tejidos (IT) es una alternativa prometedora para satisfacer la creciente demanda de sustitutos cutáneos. Como resultado de sus propiedades excepcionales, tales como la alta capacidad de almacenamiento de agua, las características mecánicas y la biocompatibilidad, los hidrogeles se consideran la opción más favorable para su aplicación como apósitos para heridas en comparación con otras alternativas. Por ejemplo, los hidrogeles tienen un gran potencial debido a su red 3D intrínseca, que imita la estructura nativa de la MEC, proporcionando soporte mecánico y porosidad. Asimismo, muestran una capacidad de interacción celular inherente. Actualmente, en la práctica clínica, el uso de autoinjertos es el tratamiento de referencia. No obstante, la disponibilidad de tejidos de donantes sanos es limitada en pacientes con pérdidas graves de tejido. Para superar esta limitación, se están desarrollando sustitutos cutáneos modificados por ingeniería tisular para ofrecer tratamientos alternativos para la curación de heridas.The skin is one of the largest organs in the body, comprising 15% of the total body weight of adults, this organ plays a vital role in maintaining the homeostasis of the body, as it protects the internal organs from possible chemical threats, biological and physical. In addition, it exerts many other functions, such as the prevention of excessive water loss, thermoregulation, excretion and perception through specialized receptors (Kanitakis J., et al, 2002, Eur J Dermatology. 12(4): 390-401; Kolarsick, PAJ & Kolarsick MA. 2001, Journal of the Dermatology Nurses' Association. pp. 203-13; Sontheimer RD. 2014, Journal of Investigative Dermatology. Nature Publishing Group. 134, pp. 581-2). Skin-related diseases can be due to several reasons: acute or chronic wounds, skin-related pathologies (such as diabetic foot ulcers), perianal fistulas, epidermolysis bullosa, or the most common cause of significant skin loss, thermal trauma. . Deep skin trauma and full-thickness skin wounds are often difficult to treat because of the high risk of infection, the size of the area involved, and the potential for damage to deeper layers of the skin, including the dermis. A typical approach to treating severe skin lesions is to replace lost tissue with an autograft, allograft, or xenograft. Despite this, these solutions have two major drawbacks: the availability of donors and, especially, large wounds, where neither of these approaches is feasible (Vrana NE, et al. 2013, Tissue Engineering - Part B: Reviews. 19, pp. 529-43; Santema TB, et al. 2016, Cochrane Database of Systematic Reviews. Vol 2016). To overcome these limitations, it is necessary to develop substitutes tissue engineering (IT) is a promising alternative to meet the growing demand for skin substitutes. As a result of their exceptional properties, such as high water storage capacity, mechanical characteristics, and biocompatibility, hydrogels are considered the most favorable choice for application as wound dressings compared to other alternatives. For example, hydrogels have great potential due to their intrinsic 3D network, which mimics the native structure of the ECM, providing mechanical support and porosity. They also show an inherent cellular interaction capacity. Currently, in clinical practice, the use of autografts is the gold standard treatment. However, the availability of tissue from healthy donors is limited in patients with severe tissue loss. To overcome this limitation, tissue-engineered skin substitutes are being developed to offer alternative treatments for wound healing.

En la actualidad, la MEC descelularizada derivada de tejido (MECd-t) se considera un biomaterial prometedor, puesto que es una forma directa de proporcionar la composición compleja del tejido nativo, que es difícil de reproducir usando biomateriales comunes. Sin embargo, todavía existen algunos retos y problemas que son necesarios abordar. Por ejemplo, la disponibilidad limitada de tejido de donante cuando la fuente de MECd-t es autóloga, el riesgo potencial de aumento de la inmunogenicidad y la transmisión de patógenos si es alógena o los protocolos a largo plazo para su descelularización total {Zhang W., et al, 2016, Tissue Eng.- Parte B Rev., 22, 193). Currently, tissue-derived decellularized ECM (t-EMC) is considered a promising biomaterial, as it is a direct way to provide the complex composition of native tissue, which is difficult to reproduce using common biomaterials. However, there are still some challenges and problems that need to be addressed. For example, the limited availability of donor tissue when the dCEM source is autologous, the potential risk of increased immunogenicity and pathogen transmission if it is allogeneic, or long-term protocols for its total decellularization {Zhang W. , et al, 2016, Tissue Eng.- Part B Rev., 22, 193).

Recientemente, el cultivo de células ha surgido como una fuente alternativa de MECd para la IT. La matriz derivada de células (MECd-c) es también una matriz funcional que contiene una mezcla compleja de macromoléculas y factores de señalización que pueden parecerse al microambiente tisular nativo. En comparación con la MECd-t, esta MEC derivada de células ofrece algunas ventajas, tales como su producción a gran escala y su personalización fácil a través del uso de diferentes tipos celulares o condiciones de cultivo, además de la excelente biocompatibilidad y propiedades bioinductivas (Cai R., et al, 2015, Biomaterials, 52, 199). Recently, cell culture has emerged as an alternative source of dEMC for IT. Cell-derived matrix (CEMd-c) is also a functional matrix containing a complex mixture of macromolecules and signaling factors that can resemble the native tissue microenvironment. Compared to d-ECM, this cell-derived ECM offers some advantages, such as its large-scale production and easy customization through the use of different cell types or culture conditions, as well as excellent biocompatibility and bioinductive properties ( Cai R., et al, 2015, Biomaterials, 52, 199).

Son necesarios armazones o matrices para el tratamiento de defectos de cartílago, hueso y piel que reproduzcan incluso mejor el microambiente dinámicamente cambiante sostenido por la MEC durante el desarrollo tisular, sin factores de crecimiento exógenos, proporcionando un producto más fácilmente traducible que la MEC derivada de tejidos xenógenos y evitando la cirugía invasiva. Scaffolds or matrices are needed for the treatment of cartilage, bone, and skin defects that even better reproduce the dynamically changing microenvironment sustained by ECM during tissue development, without exogenous growth factors, providing a more easily translatable product than ECM derived from xenogenic tissues and avoiding invasive surgery.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION

La presente invención se refiere a un hidrogel basado en matriz extracelular descelularizada (MECd) derivada de células madre mesenquimales cultivadas (MECdm) que promueve la condrogénesis y la regeneración del cartílago sin factores de crecimiento exógenos, proporcionando un hidrogel de MECdm biomimético inyectable para ingeniería de tejidos. Particularmente, la presente invención se refiere a un hidrogel a base de matriz extracelular descelularizada (MECd) derivada de células madre mesenquimales (CMM) diferenciadas (MECdmd), preferiblemente de células madre mesenquimales condrogénicas tempranas cultivadas (MECdmc) y de células madre mesenquimales diferenciadas a adipocitos cultivadas (MECda), fibroblastos (MECdfd) y osteoblastos (MECdo) o matriz extracelular descelularizada derivada de fibroblastos cultivados (MECdf).The present invention relates to a decellularized extracellular matrix (dECM)-based hydrogel derived from cultured mesenchymal stem cells (dCEM) that promotes chondrogenesis and cartilage regeneration without exogenous growth factors, providing an injectable biomimetic dCEM hydrogel for cartilage engineering. tissues. In particular, the present invention relates to a hydrogel based on decellularized extracellular matrix (MECd) derived from differentiated mesenchymal stem cells (MSCs) (MECdmd), preferably from cultured early chondrogenic mesenchymal stem cells (MECdmc) and from differentiated mesenchymal stem cells a cultured adipocytes (MECda), fibroblasts (MECdfd) and osteoblasts (MECdo) or decellularized extracellular matrix derived from cultured fibroblasts (MECdf).

Los inventores han desarrollado nuevos hidrogeles biomiméticos que proporcionan un entorno favorable para las células con propiedades fisicoquímicas y biológicas adecuadas y promueven la regeneración específica de tejido cartilaginoso, óseo y cutáneo, in vivo o in vitro, sustentando todos ellos una viabilidad celular alta a diferentes concentraciones de MECd.The inventors have developed new biomimetic hydrogels that provide a favorable environment for cells with adequate physicochemical and biological properties and promote specific regeneration of cartilage, bone and skin tissue, in vivo or in vitro, all of which support high cell viability at different concentrations. of MECd.

Los inventores han sembrado CMM humanas de tejido adiposo en condiciones específicas de cultivo para generar MECd condrogénicas tempranas, osteogénicas, fibroblásticas y adipogénicas y han sembrado FB humanos de tejido dérmico para generar MECdf. Al final del período de cultivo, las células se retiraron de la matriz subyacente mediante exposición a un tratamiento de descelularización.The inventors have seeded human MSCs from adipose tissue under specific culture conditions to generate early chondrogenic, osteogenic, fibroblastic and adipogenic MECs and have seeded human FBs from dermal tissue to generate dfMECMs. At the end of the culture period, the cells were removed from the underlying matrix by exposure to a decellularization treatment.

La descelularización de las MECd se evaluó mediante la medición del contenido de ADN y los análisis de composición. La composición, determinada mediante técnicas cuantitativas, histológicas y de espectrometría de masas, comprende la expresión de los componentes principales del tejido nativo, el colágeno de tipo II y los GAG, así como proteínas tales como fibronectina, colágeno de tipo I, versicano o tenascina-C. Por medio de la espectrometría de masas, los inventores han identificado otros componentes que constituyen esta matriz rica y compleja, incluyendo proteínas estructurales tales como la familia fibrilar y colágenos asociados (de tipo III, IV, V, VIII, XII), proteoglicanos y glicoproteínas, que confieren propiedades mecánicas y adhesión celular, así como proteínas afiliadas que contribuyen a la función y la dinámica de la MEC y factores de señalización.Decellularization of dEMCs was assessed by measuring DNA content and composition analyses. The composition, determined by quantitative, histological and mass spectrometric techniques, includes the expression of the main components of native tissue, type II collagen and GAGs, as well as proteins such as fibronectin, type I collagen, versican or tenascin. -C. By means of mass spectrometry, the inventors have identified other components that constitute this rich and complex matrix, including structural proteins such as the fibrillar family and associated collagens (type III, IV, V, VIII, XII), proteoglycans, and glycoproteins. , which confer mechanical properties and cell adhesion, as well as affiliated proteins that contribute to the function and dynamics of the ECM and signaling factors.

Además, los inventores realizaron ensayos de biocompatibilidad in vivo en ratones CD1 inmunocompetentes (ICR). Los resultados mostraron que la MECdm condrogénica temprana posee una biocompatibilidad excelente y propiedades fisicoquímicas y mecánicas adecuadas para su inyectabilidad, es capaz de inducir la condrogénesis de CMM sin factores complementarios y, además, de formar un tejido similar al cartílago hialino después de su implantación in vivo. Estos resultados demuestran el potencial de este hidrogel basado en MECdm condrogénica temprana para aplicaciones en la regeneración de tejidos, particularmente la reparación y la regeneración del cartílago. Los inventores observaron estos efectos mediante un aumento de marcadores específicos de cartílago, tanto a nivel genético (genes COL2A1, ACAN y SOX9) como proteínico (colágeno de tipo II y proteoglicanos) usando qPCR y técnicas histológicas, respectivamente. Los ensayos reológicos demostraron que el hidrogel de MECdm condrogénica temprana a ambas concentraciones tiene propiedades adecuadas para su uso como un hidrogel inyectable no solo para la reparación local del cartílago, sino también para el desarrollo de sustitutos biomiméticos similares al cartílago mediante bioimpresión 3D.In addition, the inventors performed in vivo biocompatibility assays in immunocompetent (ICR) CD1 mice. The results showed that early chondrogenic MECDM possesses excellent biocompatibility and adequate physicochemical and mechanical properties for injectability, is capable of inducing MSC chondrogenesis without complementary factors and, in addition, to form a tissue similar to hyaline cartilage after its implantation in vivo. These results demonstrate the potential of this early chondrogenic MECDM-based hydrogel for applications in tissue regeneration, particularly cartilage repair and regeneration. The inventors observed these effects through an increase in cartilage-specific markers, both at the genetic level (COL2A1, ACAN and SOX9 genes) and protein (type II collagen and proteoglycans) using qPCR and histological techniques, respectively. Rheological assays demonstrated that the early chondrogenic MECDM hydrogel at both concentrations has suitable properties for use as an injectable hydrogel not only for local cartilage repair, but also for the development of biomimetic cartilage-like substitutes using 3D bioprinting.

Así pues, un primer aspecto de la presente invención se refiere a un hidrogel biomimético que comprende una matriz extracelular descelularizada derivada de células madre mesenquimales diferenciadas (MECdmd), de aquí en adelante en el presente documento, el hidrogel de la invención.Thus, a first aspect of the present invention relates to a biomimetic hydrogel comprising a decellularized extracellular matrix derived from differentiated mesenchymal stem cells (dmSC), hereinafter referred to as the hydrogel of the invention.

El término "hidrogel" utilizado en el presente documento se refiere a una red o armazón 3D de mezcla de materiales, moléculas, polímeros o sustancias que se combinan mediante enlaces químicos, incluyendo enlaces covalentes, iónicos y supramoleculares, o mediante cualquier combinación de los mismos, para formar estructuras hinchables en agua pero insolubles en agua con una textura sólida, semisólida o semilíquida, que se usan como armazón de ingeniería de tejidos. Preferentemente, el hidrogel es un hidrogel biomimético. La expresión "hidrogel biomimético" utilizado en el presente documento se refiere a un hidrogel o armazón que imita el microambiente extracelular natural para facilitar la interacción entre los hidrogeles y las células circundantes a través de reconocimiento molecular, y potenciar adicionalmente la respuesta celular específica y la regeneración tisular.The term "hydrogel" as used herein refers to a 3D network or scaffold of mixtures of materials, molecules, polymers, or substances that are combined by chemical bonds, including covalent, ionic, and supramolecular bonds, or by any combination thereof. , to form water-swellable but water-insoluble structures with a solid, semi-solid or semi-liquid texture, which are used as tissue engineering scaffolds. Preferably, the hydrogel is a biomimetic hydrogel. The term "biomimetic hydrogel" as used herein refers to a hydrogel or scaffold that mimics the natural extracellular microenvironment to facilitate interaction between hydrogels and surrounding cells through molecular recognition, and further enhance cell-specific response and tissue regeneration.

El hidrogel de la invención se basa en la matriz extracelular (MEC). Las expresiones "matriz extracelular" o "MEC", como se usan en el presente documento, se refieren a un armazón natural o artificial para el crecimiento celular que proporciona un microambiente para la comunicación célula/célula, el crecimiento celular y la remodelación tisular, particularmente tres biofunciones básicas, incluyendo la adhesión celular, la degradación proteolítica y la unión a GF. Las MEC naturales, las MEC que se encuentran en organismos multicelulares, tales como, pero sin limitación, mamíferos y seres humanos, son mezclas complejas de biomoléculas estructurales y no estructurales, incluyendo, pero sin limitación, colágenos, elastinas, lamininas, glicosaminoglicanos, proteoglicanos, antimicrobianos, quimioatrayentes, citocinas y factores de crecimiento. La composición y la estructura de las MEC varían dependiendo de la fuente del tejido.The hydrogel of the invention is based on the extracellular matrix (ECM). The terms "extracellular matrix" or "ECM" as used herein refer to a natural or artificial scaffold for cell growth that provides a microenvironment for cell/cell communication, cell growth, and tissue remodeling, particularly three basic biofunctions, including cell adhesion, proteolytic degradation, and GF binding. Natural ECMs, ECMs found in multicellular organisms, such as, but not limited to, mammals and humans, are complex mixtures of structural and non-structural biomolecules, including, but not limited to, collagens, elastins, laminins, glycosaminoglycans, proteoglycans , antimicrobials, chemoattractants, cytokines and growth factors. The composition and structure of ECMs vary depending on the source of the tissue.

Particularmente, el hidrogel de la invención comprende una matriz extracelular descelularizada. Las expresiones "matriz extracelular descelularizada" o "MECd" utilizadas en el presente documento se refieren a una MEC en donde se han retirado sustancialmente las células endógenas (fracciones o componentes celulares) conservando al mismo tiempo sus propiedades estructurales y de composición, tejido u órgano nativos, proporcionando de este modo microambientes específicos de tejido u órgano para el crecimiento y la función celulares. Preferentemente, la MEC descelularizada se aísla o se separa de al menos aproximadamente el 60 %, el 70 %, el 80 %, el 90 %, el 95 %, el 99 %), o más, de material celular endógeno. La presencia o la extensión del material celular endógeno puede determinarse usando cualquier método conocido en el estado de la técnica, por ejemplo, transferencia Western, detección de núcleos, microscopía, etc.Particularly, the hydrogel of the invention comprises a decellularized extracellular matrix. The terms "decellularized extracellular matrix" or "dECM" used herein refer to an ECM in which endogenous cells (cell fractions or components) have been substantially removed while preserving their structural and compositional, tissue or organ properties. native, thereby providing tissue- or organ-specific microenvironments for cell growth and function. Preferably, the decellularized ECM is isolated or separated from at least about 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 99%), or more, endogenous cellular material. The presence or extent of endogenous cellular material can be determined using any method known in the art, eg Western blotting, nuclei detection, microscopy, etc.

Como sabe un experto en la materia, el procedimiento de descelularización implica la lisis celular seguida de la separación de las células de la MEC. Durante la descelularización se usan varios métodos físicos, químicos y biológicos, y la elección de cuál usar depende de varios factores, tales como el espesor, la densidad y también el contenido lipídico del tejido y del órgano.As is known to one skilled in the art, the decellularization procedure involves cell lysis followed by separation of the cells from the ECM. Various physical, chemical, and biological methods are used during decellularization, and the choice of which one to use depends on several factors, such as the thickness, density, and also the lipid content of the tissue and organ.

En la presente invención, la matriz extracelular descelularizada (MECd) deriva de células madre mesenquimales diferenciadas o "MECdmd". La expresión "células madre mesenquimales" o "CMM" se refiere a células estromales multipotentes que pueden diferenciarse en una diversidad de tipos celulares, incluyendo osteoblastos (células óseas), condrocitos (células cartilaginosas), miocitos (células musculares), fibroblastos y adipocitos. En la presente invención, la expresión "células madre mesenquimales diferenciadas" (CMMd) se refiere a células madre mesenquimales parcial o totalmente diferenciadas, es decir, células de diferentes estadios de diferenciación o de especialización. La diferenciación, proliferación, especialización implica una sucesión de alteraciones en la morfología celular, el potencial de membrana, la actividad metabólica y la sensibilidad a señales.In the present invention, the decellularized extracellular matrix (MECd) is derived from differentiated mesenchymal stem cells or "MECdmd". The term "mesenchymal stem cells" or "MSCs" refers to multipotent stromal cells that can differentiate into a variety of cell types, including osteoblasts (bone cells), chondrocytes (cartilage cells), myocytes (muscle cells), fibroblasts, and adipocytes. In the present invention, the term "differentiated mesenchymal stem cells" (dMSCs) refers to partially or fully differentiated mesenchymal stem cells, ie, cells of different stages of differentiation or specialization. The differentiation, proliferation, specialization implies a succession of alterations in cell morphology, membrane potential, metabolic activity and sensitivity to signals.

La obtención de células madre mesenquimales de un sujeto, preferentemente un mamífero, más preferentemente un ser humano, es una práctica habitual para un experto en la materia.Obtaining mesenchymal stem cells from a subject, preferably a mammal, more preferably a human, is standard practice for one skilled in the art.

Los términos "paciente" "sujeto" o "individuo" se usan indistintamente y se refieren a un mamífero, por ejemplo, un ser humano o un mamífero no humano, incluyendo primates (por ejemplo, macaco, Pan troglodytes, Pongo), un mamífero domesticado (por ejemplo, félidos, cánidos), un mamífero agrícola (por ejemplo, bovino, ovino, porcino, equino) y un mamífero o roedor de laboratorio (por ejemplo, Rattus, murino, lagomorfo, hámster).The terms "patient,""subject," or "individual" are used interchangeably and refer to a mammal, eg, a human, or a non-human mammal, including primates (for example, example, macaque, Pan troglodytes, Pongo), a domesticated mammal (for example, felids, canids), an agricultural mammal (for example, bovine, ovine, porcine, equine), and a laboratory mammal or rodent (for example, Rattus, murine, lagomorph, hamster).

En una realización preferida de la invención, las células madre mesenquimales son células madre mesenquimales de mamíferos, preferentemente células madre mesenquimales humanas (CMMh).In a preferred embodiment of the invention, the mesenchymal stem cells are mammalian mesenchymal stem cells, preferably human mesenchymal stem cells (hMSCs).

Las CMM pueden aislarse de tejidos de médula ósea, placenta, sangre del cordón umbilical, tejido adiposo, músculo adulto, estroma corneal, líquido amniótico, endometrio y dientes. En otra realización preferida de la invención las células madre mesenquimales se aíslan de tejido adiposo.MSCs can be isolated from tissues such as bone marrow, placenta, cord blood, adipose tissue, adult muscle, corneal stroma, amniotic fluid, endometrium, and teeth. In another preferred embodiment of the invention the mesenchymal stem cells are isolated from adipose tissue.

Como se ha descrito anteriormente, la matriz extracelular descelularizada (MECd) deriva de células madre mesenquimales diferenciadas (MECdmd). En una realización preferida de la invención, las células madre mesenquimales diferenciadas se seleccionan entre la lista que consiste en: células madre mesenquimales condrogénicas tempranas, adipocitos, fibroblastos y osteoblastos.As described above, the decellularized extracellular matrix (MECd) is derived from differentiated mesenchymal stem cells (MECdmd). In a preferred embodiment of the invention, the differentiated mesenchymal stem cells are selected from the list consisting of: early chondrogenic mesenchymal stem cells, adipocytes, fibroblasts, and osteoblasts.

La expresión "células madre mesenquimales condrogénicas tempranas" utilizada en el presente documento se refiere a células madre que están en el proceso de diferenciación de células madre mesenquimales a condrocitos, es decir, condrocitos de etapas tempranas de la condrogénesis. La matriz de la etapa temprana contiene elementos y factores que no están presentes en la madura. Específicamente, la matriz condrogénica temprana que consiste en la expresión inicial de los principales componentes del tejido cartilaginoso maduro (colágeno de tipo II y GAG), así como proteínas que se han relacionado con las primeras etapas de la condrogénesis (es decir, fibronectina, colágeno de tipo I, versicano o tenascina-C).The term "early chondrogenic mesenchymal stem cells" used herein refers to stem cells that are in the process of differentiating from mesenchymal stem cells to chondrocytes, ie, chondrocytes of early stages of chondrogenesis. The early stage matrix contains elements and factors that are not present in the mature one. Specifically, the early chondrogenic matrix consisting of the initial expression of the major components of mature cartilage tissue (type II collagen and GAG) as well as proteins that have been implicated in the early stages of chondrogenesis (i.e., fibronectin, collagen type I, versican or tenascin-C).

El término "adipocitos" utilizado en el presente documento se refiere a células que constituyen el tejido adiposo. Son células redondeadas, de 10 a 200 micrómetros, con un contenido lipídico que representa el 95 % de la masa celular y que forma el elemento constitutivo del tejido graso. Su característica fundamental es que almacenan una gran cantidad de grasas (triglicéridos), que, en el caso de los adipocitos, el tejido adiposo blanco (el más abundante en el cuerpo humano adulto), se agrupan entre sí formando una gota grande que ocupa la mayor parte de la célula.The term "adipocytes" used herein refers to cells that constitute adipose tissue. They are round cells, from 10 to 200 micrometers, with a lipid content that represents 95% of the cell mass and that forms the constituent element of fatty tissue. Their fundamental characteristic is that they store a large amount of fat (triglycerides), which, in the case of adipocytes, the white adipose tissue (the most abundant in the adult human body), group together to form a large drop that occupies the most of the cell.

El término "fibroblastos" utilizado en el presente documento se refiere a un tipo celular residente del tejido conectivo. Sintetiza fibras y mantiene la matriz extracelular de los tejidos en muchos animales. Estas células proporcionan una estructura similar a una red (estroma) a muchos tejidos diferentes y desempeñan una función crucial en la curación de heridas, siendo las células más comunes del tejido conectivo. Derivan de células mesenquimales y pluripotenciales primitivas. Las células estromales que pueden transformarse en fibroblastos, osteoblastos, adipocitos y células musculares se identifican en cultivos de médula ósea como células adherentes.The term "fibroblasts" used herein refers to a cell type resident connective tissue. It synthesizes fibers and maintains the extracellular matrix of tissues in many animals. These cells provide a network-like structure (stroma) to many different tissues and play a crucial role in wound healing, being the most common cells of connective tissue. They derive from primitive mesenchymal and pluripotent cells. Stromal cells that can transform into fibroblasts, osteoblasts, adipocytes, and muscle cells are identified in bone marrow cultures as adherent cells.

El término "osteoblastos" utilizado en el presente documento se refiere a células óseas especializadas en producir la matriz particular del hueso, formada por cristales de hidroxiapatita, que se componen principalmente de fosfato y calcio. Los osteoblastos todavía mantienen la capacidad de replicarse, hasta que se rodean de matriz y pasan a un estado de mantenimiento de la matriz denominado osteocitos.The term "osteoblasts" used herein refers to bone cells specialized in producing the particular matrix of bone, made up of hydroxyapatite crystals, which are composed primarily of phosphate and calcium. Osteoblasts still retain the ability to replicate, until they become surrounded by matrix and enter a matrix-maintaining state called osteocytes.

Las células madre mesenquimales diferenciadas pueden obtenerse mediante aislamiento de un tejido, cultivo de células (por ejemplo, cultivo de fibroblastos) y/o diferenciación de células madre mesenquimales.Differentiated mesenchymal stem cells can be obtained by isolation from tissue, cell culture (eg, fibroblast culture) and/or differentiation of mesenchymal stem cells.

Es una práctica habitual para un experto en la materia promover la diferenciación de células madre mesenquimales para obtener células madre mesenquimales condrogénicas tempranas, adipocitos, fibroblastos u osteoblastos.It is common practice for one skilled in the art to promote the differentiation of mesenchymal stem cells into early chondrogenic mesenchymal stem cells, adipocytes, fibroblasts or osteoblasts.

En otra realización preferida, la matriz extracelular descelularizada (MECd) se desarrolla a partir de fibroblastos (MECdf), células madre mesenquimales (MECdm), células madre mesenquimales diferenciadas a adipocitos (MECda), células madre mesenquimales diferenciadas a fibroblastos (MECdfd), células madre mesenquimales diferenciadas a osteoblastos (MECdo) o células madre mesenquimales condrogénicas tempranas (MECdmc).In another preferred embodiment, the decellularized extracellular matrix (MECd) is developed from fibroblasts (MECdf), mesenchymal stem cells (MECdm), mesenchymal stem cells differentiated into adipocytes (MECda), mesenchymal stem cells differentiated into fibroblasts (MECdfd), cells mesenchymal stem cells differentiated into osteoblasts (MECdo) or early chondrogenic mesenchymal stem cells (MECdmc).

Además, para proporcionar un microambiente más favorable para la formación específica de tejidos, en la presente invención se usan matrices de células madre mesenquimales diferenciadas para obtener el hidrogel de la invención, es decir, matriz extracelular descelularizada condrogénica temprana derivada de CMM o MECdm condrogénica temprana. La concentración de las MECdmd en el hidrogel de la invención comprende un determinado rango.In addition, to provide a more favorable microenvironment for specific tissue formation, differentiated mesenchymal stem cell matrices are used in the present invention to obtain the hydrogel of the invention, i.e., MSC-derived early chondrogenic decellularized extracellular matrix or early chondrogenic dmEM. . The concentration of the MECdmd in the hydrogel of the invention comprises a certain range.

En una realización preferida de la invención, la concentración de MECdmd en el hidrogel de la invención varía entre el 1 % p/v y el 10% p/v sobre el porcentaje en peso total de hidrogel. Las expresiones "% en peso" o "% p" o "% p/v" se consideran equivalentes y pueden usarse indistintamente en el presente documento y se refieren al porcentaje en peso con respecto al peso o volumen total de la solución o dispersión, a menos que se especifique otra cosa.In a preferred embodiment of the invention, the concentration of MECdmd in the hydrogel of the invention varies between 1% w/v and 10% w/v on the total weight percentage of hydrogel. The expressions "% by weight" or "% w" or "% w/v" are considered equivalent and can be used interchangeably in this document and refer to the percentage by weight with respect to the total weight or volume of the solution or dispersion, unless otherwise specified.

En otra realización más preferida del hidrogel de la invención, la MECdmd se selecciona entre el 2 % p/v, el 2,5 % p/v, el 3 % p/v, el 3,5 % p/v, el 4 % p/v, el 4,5 % p/v, el 5 % p/v, el 5,5 % p/v, el 6 % p/v, el 6,5 % p/v, el 7 % p/v, el 7,5 % p/v, el 8 % p/v, el 8,5 % p/v y el 9 % p/v, más preferentemente el porcentaje de MECdmd es del 3 o el 6 % p/v, más preferentemente el porcentaje de MECdmd es del 6 %.In another more preferred embodiment of the hydrogel of the invention, the MECdmd is selected from 2% w/v, 2.5% w/v, 3% w/v, 3.5% w/v, 4 % w/v, 4.5% w/v, 5% w/v, 5.5% w/v, 6% w/v, 6.5% w/v, 7% w /v, 7.5% w/v, 8% w/v, 8.5% w/v and 9% w/v, more preferably the percentage of MECdmd is 3 or 6% w/v , more preferably the percentage of MECdmd is 6%.

Como sabe un experto en la materia, el hidrogel de la invención puede estar comprendido en una composición. Así pues, en otro aspecto, la presente invención se refiere a una composición, en lo sucesivo en el presente documento, "composición de la invención", que comprende el hidrogel de la invención.As a person skilled in the art knows, the hydrogel of the invention may be comprised in a composition. Thus, in another aspect, the present invention relates to a composition, hereinafter "inventive composition", comprising the inventive hydrogel.

De acuerdo con las técnicas convencionales conocidas por los expertos en la materia, la composición de acuerdo con la presente invención puede formularse con un excipiente y/o vehículo. Por tanto, en una realización particular, la composición de la invención comprende un excipiente y/o vehículo. En caso de un uso terapéutico de la composición de la invención, ésta puede formularse con un excipiente y/o vehículo farmacéuticamente aceptable.In accordance with conventional techniques known to those skilled in the art, the composition according to the present invention can be formulated with an excipient and/or vehicle. Therefore, in a particular embodiment, the composition of the invention comprises an excipient and/or vehicle. In case of therapeutic use of the composition of the invention, it can be formulated with a pharmaceutically acceptable excipient and/or vehicle.

El término "excipiente" se refiere a una sustancia que ayuda a absorber cualquiera de los componentes de la composición de la invención, estabiliza dichos componentes o ayuda en la preparación de la composición en el sentido de darle consistencia o, si es necesario, proporcionar aromas que la hagan más agradable. Por tanto, los excipientes podrían tener la función de mantener los componentes unidos entre sí, tales como, por ejemplo, almidones, azúcares o celulosas, una función edulcorante, una función colorante, la función de protección del medicamento, tal como, por ejemplo, aislándolo del aire y/o la humedad, una función de carga para un comprimido, cápsula o cualquier otra forma de formulación, tal como, por ejemplo, fosfato de calcio dibásico, una función disgregante para facilitar la disolución de los componentes y su absorción en el intestino, sin excluir otros tipos de excipientes no mencionados en este párrafo. Por tanto, el término "excipiente" se define como cualquier material incluido en las formas galénicas que se añade a los principios activos o a sus asociaciones para permitir su preparación y estabilidad, modificar sus propiedades organolépticas o determinar las propiedades fisicoquímicas de la composición y su biodisponibilidad. El excipiente "farmacéuticamente aceptable" debe permitir la actividad de los compuestos de la composición farmacéutica, es decir, para que sea compatible con dichos componentes. Son ejemplos de excipientes aglutinantes, cargas, disgregantes, lubricantes, recubrimientos, edulcorantes, aromatizantes y colorantes. Son ejemplos más específicos no limitantes de excipientes aceptables almidones, azúcares, xilitol, sorbitol, fosfato de calcio, grasas esteroideas, talco, sílice o glicerina, entre otros.The term "excipient" refers to a substance that helps to absorb any of the components of the composition of the invention, stabilizes said components or helps in the preparation of the composition in the sense of giving it consistency or, if necessary, providing aromas. make it more enjoyable. Therefore, the excipients could have the function of keeping the components together, such as, for example, starches, sugars or celluloses, a sweetening function, a coloring function, the protection function of the drug, such as, for example, isolating it from air and/or moisture, a bulking function for a tablet, capsule or any other form of formulation, such as, for example, dibasic calcium phosphate, a disintegrating function to facilitate the dissolution of the components and their absorption in the intestine, without excluding other types of excipients not mentioned in this paragraph. Therefore, the term "excipient" is defined as any material included in the galenical forms that is added to the active principles or their associations to allow their preparation and stability, modify their organoleptic properties or determine the physicochemical properties of the composition and its bioavailability. . The "pharmaceutically acceptable" excipient must allow the activity of the compounds of the pharmaceutical composition, that is, to be compatible with said components. Examples of excipients are binders, fillers, disintegrants, lubricants, coatings, sweeteners, flavorings, and colorants. More specific, non-limiting examples of acceptable excipients are starches, sugars, xylitol, sorbitol, calcium phosphate, steroidal fats, talc, silica or glycerin, among others.

El término "vehículo" se refiere a un compuesto que facilita la incorporación de otros compuestos para permitir una mejor dosificación y administración o para proporcionar consistencia y forma a la composición. Por tanto, el vehículo es una sustancia que se usa para diluir cualquiera de los componentes de la composición de la presente invención a un volumen o peso determinado, o incluso sin diluir dichos componentes, capaz de permitir una mejor dosificación y administración o proporcionar consistencia. Cuando la forma de presentación es líquida, el vehículo es el diluyente. En una realización particular, el vehículo es farmacéuticamente aceptable.The term "vehicle" refers to a compound that facilitates the incorporation of other compounds to allow for better dosing and administration or to provide consistency and shape to the composition. Therefore, the vehicle is a substance that is used to dilute any of the components of the composition of the present invention to a determined volume or weight, or even without diluting said components, capable of allowing better dosage and administration or providing consistency. When the presentation form is liquid, the vehicle is the diluent. In a particular embodiment, the vehicle is pharmaceutically acceptable.

Adicionalmente, la composición de acuerdo con la presente invención puede formularse además con células madre embrionarias (CME), células madre no embrionarias o adultas, preferentemente células madre mesenquimales, células progenitoras, células MPi, células adultas maduras y/o células madre umbilicales, células estromales tumorales, células tumorales (de diferentes tipos moleculares y estadios de diferenciación) y muestras de tejido adiposo y tumorales. La expresión "células madre mesenquimales" se ha definido en párrafos anteriores del presente documento y es aplicable igualmente a este aspecto de la invención.Additionally, the composition according to the present invention can be further formulated with embryonic stem cells (ESCs), non-embryonic or adult stem cells, preferably mesenchymal stem cells, progenitor cells, MPi cells, mature adult cells and/or umbilical stem cells, cells tumor stromal cells, tumor cells (of different molecular types and differentiation stages) and adipose and tumor tissue samples. The term "mesenchymal stem cells" has been defined in previous paragraphs of this document and is equally applicable to this aspect of the invention.

El hidrogel o la composición de la invención puede colocarse o incorporarse en un implante. Así pues, otro aspecto de la presente invención se refiere a un implante que comprende el hidrogel o la composición de la invención, en lo sucesivo en el presente documento, el implante de la invenciónThe hydrogel or composition of the invention can be placed or incorporated into an implant. Thus, another aspect of the present invention refers to an implant comprising the hydrogel or composition of the invention, hereinafter referred to as the implant of the invention.

Las expresiones "implante" "dispositivo médico", "dispositivo", "implante médico" se usan como sinónimos y se refieren a cualquier objeto o elemento que sea biocompatible con el estado fisiológico del cuerpo del paciente y no produzca efectos secundarios adversos y que esté estructurado, diseñado o configurado para su colocación parcial o totalmente dentro del cuerpo de un paciente con uno o más fines terapéuticos o profilácticos, tales como el aumento de tejido, el contorneado, la restauración de la función fisiológica, la reparación o la restauración de tejidos dañados por enfermedad o traumatismo y/o la entrega de agentes terapéuticos a órganos y tejidos normales, dañados o enfermos. Aunque los dispositivos médicos normalmente se componen de materiales sintéticos biológicamente compatibles (por ejemplo, acero inoxidable de calidad médica, titanio y otros metales; polímeros exógenos, tales como poliuretano, silicio, PLA, PLGA), también pueden usarse otros materiales en la construcción del implante médico. Los dispositivos e implantes médicos específicos que son particularmente útiles para la práctica de la presente invención incluyen implantes de tejidos blandos para cirugía estética y reconstructiva.The expressions "implant", "medical device", "device", "medical implant" are used synonymously and refer to any object or element that is biocompatible with the physiological state of the patient's body and does not produce adverse side effects and that is structured, designed, or configured for placement in whole or in part within a patient's body for one or more therapeutic or prophylactic purposes, such as tissue augmentation, contouring, restoration of physiologic function, tissue repair or restoration damaged by disease or trauma and/or the delivery of therapeutic agents to normal, damaged or diseased organs and tissues. Although medical devices are typically composed of synthetic, biologically compatible materials (for example, medical-grade stainless steel, titanium, and other metals; polymers exogenous, such as polyurethane, silicon, PLA, PLGA), other materials may also be used in the construction of the medical implant. Specific medical devices and implants that are particularly useful for the practice of the present invention include soft tissue implants for cosmetic and reconstructive surgery.

Los inventores obtuvieron el hidrogel de la invención mediante matriz extracelular descelularizada derivada de células madre mesenquimales diferenciadas (MECdmd), preferentemente células madre mesenquimales condrogénicas tempranas MECd, para obtener una MECdm condrogénica temprana. Los inventores obtuvieron el hidrogel de la invención mediante matriz extracelular descelularizada derivada de células madre mesenquimales cultivadas diferenciadas a adipocitos (MECda), fibroblastos (MECdfd) y osteoblastos (MECdo) o matriz extracelular descelularizada derivada de fibroblastos cultivados (MECdf).The inventors obtained the hydrogel of the invention by means of decellularized extracellular matrix derived from differentiated mesenchymal stem cells (dmEC), preferably early chondrogenic mesenchymal stem cells MECd, to obtain an early chondrogenic MECdm. The inventors obtained the hydrogel of the invention using decellularized extracellular matrix derived from cultured mesenchymal stem cells differentiated into adipocytes (MECda), fibroblasts (MECdfd) and osteoblasts (MECdo) or decellularized extracellular matrix derived from cultured fibroblasts (MECdf).

Así pues, otro aspecto de la presente invención se refiere a un método para producir el hidrogel biomimético de la invención, en lo sucesivo en el presente documento, el "método de la invención", que comprende:Thus, another aspect of the present invention refers to a method for producing the biomimetic hydrogel of the invention, hereinafter referred to as the "method of the invention", comprising:

(a) cultivar células madre mesenquimales con al menos un compuesto que induce diferenciación o cultivar células madre mesenquimales diferenciadas, de un sujeto, (b) descelularizar el cultivo de la etapa (a), obteniendo una matriz extracelular descelularizada derivada de células madre mesenquimales diferenciadas (MECdmd), (c) liofilizar la matriz extracelular descelularizada obtenida en la etapa (b),(a) culturing mesenchymal stem cells with at least one compound that induces differentiation or culturing differentiated mesenchymal stem cells, from a subject, (b) decellularizing the culture from step (a), obtaining a decellularized extracellular matrix derived from differentiated mesenchymal stem cells (MECdmd), (c) freeze-drying the decellularized extracellular matrix obtained in step (b),

(d) solubilizar la matriz extracelular descelularizada liofilizada obtenida en la etapa (c), y(d) solubilizing the lyophilized decellularized extracellular matrix obtained in step (c), and

(e) gelificar la solución obtenida en la etapa (d) durante 15-30 min a30a40 °C.(e) gel the solution obtained in step (d) for 15-30 min at 30-40 °C.

Las expresiones "células madre mesenquimales", "sujeto", "matriz extracelular descelularizada" y "células madre mesenquimales diferenciadas" se han definido en párrafos anteriores del presente documento y son aplicables igualmente a este aspecto de la invención.The terms "mesenchymal stem cells", "subject", "decellularized extracellular matrix" and "differentiated mesenchymal stem cells" have been defined in previous paragraphs of this document and are equally applicable to this aspect of the invention.

Durante la etapa (a), las células madre mesenquimales (no diferenciadas) de un sujeto con al menos un compuesto induce diferenciación.During step (a), mesenchymal stem cells (undifferentiated) from a subject with at least one compound induce differentiation.

Como se ha descrito en aspectos inventivos anteriores, el hidrogel de la invención puede obtenerse mediante matriz extracelular descelularizada derivada de fibroblastos cultivados (MECdf), en donde las células no se cultivan con un compuesto que induce diferenciación. Es una práctica habitual para un experto en la materia aislar y cultivar las células madre mesenquimales o células diferenciadas (particularmente, fibroblastos), preferentemente, las células se cultivan entre 25 °C y 45 °C, preferentemente de 30 a 40 °C, más preferentemente a 37 °C, en una atmósfera húmeda.As described in previous inventive aspects, the hydrogel of the invention can be obtained by decellularized extracellular matrix derived from cultured fibroblasts (MECdf), where the cells are not cultured with a compound that induces differentiation. It is standard practice for a person skilled in the art to isolate and culture stem cells. mesenchymal or differentiated cells (particularly fibroblasts), preferably the cells are cultured at 25 to 45°C, preferably 30 to 40°C, more preferably 37°C, in a humid atmosphere.

En otra realización más preferida, las células madre mesenquimales o las células madre mesenquimales diferenciadas se cultivan en monocapa o en un armazón 3D, preferentemente en monocapa.In another more preferred embodiment, the mesenchymal stem cells or differentiated mesenchymal stem cells are cultured in a monolayer or in a 3D scaffold, preferably in a monolayer.

Como se ha descrito anteriormente, en otra realización preferida, las células madre mesenquimales (o fibroblastos) son de mamífero, preferentemente de ser humano.As described above, in another preferred embodiment, the mesenchymal stem cells (or fibroblasts) are mammalian, preferably human.

En otra realización más preferida, las células madre mesenquimales se aíslan de tejidos de médula ósea, placenta, sangre del cordón umbilical, tejido adiposo, músculo adulto, estroma corneal, líquido amniótico, endometrio y dientes, preferentemente de tejido adiposo.In another more preferred embodiment, the mesenchymal stem cells are isolated from bone marrow, placenta, umbilical cord blood, adipose tissue, adult muscle, corneal stroma, amniotic fluid, endometrium and teeth, preferably from adipose tissue.

Además, para permitir la formación de MEC, en otra realización preferida, las CMM se cultivan en monocapa con al menos un compuesto que induce diferenciación, preferentemente con al menos un compuesto que induce condrogénesis, adipogénesis, diferenciación de fibroblastos u osteogénesis durante al menos una semana, preferentemente al menos dos semanas.In addition, to allow the formation of ECM, in another preferred embodiment, the MSCs are cultured in monolayer with at least one compound that induces differentiation, preferably with at least one compound that induces chondrogenesis, adipogenesis, fibroblast differentiation or osteogenesis for at least one week, preferably at least two weeks.

El término "condrogénesis" utilizado en el presente documento se refiere a la diferenciación de cualquier célula en un condrocito, particularmente, el proceso mediante el cual se forma cartílago a partir de tejido mesenquimal condensado, que se diferencia en condrocitos y comienza a secretar las moléculas que forman la matriz extracelular.The term "chondrogenesis" as used herein refers to the differentiation of any cell into a chondrocyte, particularly, the process by which cartilage is formed from condensed mesenchymal tissue, which differentiates into chondrocytes and begins to secrete the molecules that form the extracellular matrix.

El término "adipogénesis" utilizado en el presente documento se refiere a la formación de adipocitos (células grasas) a partir de células madre. Implica 2 fases, determinación y diferenciación terminal. La determinación es que las células madre mesenquimales se comprometen a las células precursoras de adipocitos, también conocidas como preadipocitos que pierden el potencial para diferenciarse a otros tipos de células tales como condrocitos, miocitos y osteoblastos. La diferenciación terminal es que los preadipocitos se diferencian en adipocitos maduros. Los adipocitos pueden surgir de preadipocitos residentes en tejido adiposo o de células progenitoras derivadas de médula ósea que migran a tejido adiposo.The term "adipogenesis" as used herein refers to the formation of adipocytes (fat cells) from stem cells. It involves 2 phases, determination and terminal differentiation. The determination is that mesenchymal stem cells commit to adipocyte precursor cells, also known as pre-adipocytes which lose the potential to differentiate into other cell types such as chondrocytes, myocytes and osteoblasts. Terminal differentiation is that preadipocytes differentiate into mature adipocytes. Adipocytes may arise from adipose tissue-resident preadipocytes or from bone marrow-derived progenitor cells migrating into adipose tissue.

La expresión "diferenciación de fibroblastos" utilizada en el presente documento se refiere a la adquisición de características y funcionalidades de fibroblastos por las células madre mesenquimales.The term "fibroblast differentiation" used herein refers to the acquisition of fibroblast characteristics and functionalities by stem cells. mesenchymal.

El término "osteogénesis" utilizado en el presente documento se refiere a la formación de hueso. Existen dos modos principales de formación de hueso, u osteogénesis, y ambos implican la transformación de un tejido mesenquimal preexistente en tejido óseo. La conversión directa de tejido mesenquimal en hueso se denomina osificación intramembranosa. Este proceso se produce principalmente en los huesos del cráneo. En otros casos, las células mesenquimales se diferencian en cartílago, y este cartílago se reemplaza posteriormente por hueso. El proceso mediante el cual se forma un intermedio de cartílago y se reemplaza por células óseas se denomina osificación endocondral.The term "osteogenesis" used herein refers to the formation of bone. There are two main modes of bone formation, or osteogenesis, and both involve the transformation of pre-existing mesenchymal tissue into bone tissue. The direct conversion of mesenchymal tissue to bone is called intramembranous ossification. This process occurs mainly in the bones of the skull. In other cases, the mesenchymal cells differentiate into cartilage, and this cartilage is subsequently replaced by bone. The process by which a cartilage intermediate is formed and replaced by bone cells is called endochondral ossification.

Es ampliamente conocido por un experto en la materia que la condrogénesis, la adipogénesis, la diferenciación de fibroblastos o la osteogénesis se promueven en presencia de compuestos o complementos. Los ejemplos de compuestos o complementos que inducen la condrogénesis, la adipogénesis, la diferenciación de fibroblastos o la osteogénesis incluyen, sin limitación, dexametasona, 2-fosfato de ácido ascórbico, L-prolina, insulina-transferrina-selenio, proteína morfogénica ósea (BMP, particularmente, BMP-2, BMP-4, BMP-7), TGF-p (particularmente, TGF-pi o TGF-P3), factor de crecimiento de fibroblastos (FGF, particularmente, FGF-2), factor de crecimiento de tejido conectivo (CTGF), p-glicerofosfato, isobutilmetilxantina o indometacina.It is widely known by a person skilled in the art that chondrogenesis, adipogenesis, fibroblast differentiation or osteogenesis are promoted in the presence of compounds or supplements. Examples of compounds or supplements that induce chondrogenesis, adipogenesis, fibroblast differentiation, or osteogenesis include, without limitation, dexamethasone, ascorbic acid 2-phosphate, L-proline, insulin-transferrin-selenium, bone morphogenic protein (BMP , particularly BMP-2, BMP-4, BMP-7), TGF-p (particularly TGF-pi or TGF-P3), fibroblast growth factor (FGF, particularly FGF-2), fibroblast growth factor connective tissue (CTGF), p-glycerophosphate, isobutylmethylxanthine or indomethacin.

En otra realización preferida del método de la invención, el compuesto que induce condrogénesis es dexametasona y/o TGF-3p. En otra realización más preferida del método de la invención, la concentración de dexametasona es de 100 nM y/o la concentración de TGF-3P es de 10 pg/ml.In another preferred embodiment of the method of the invention, the compound that induces chondrogenesis is dexamethasone and/or TGF-3p. In another more preferred embodiment of the method of the invention, the dexamethasone concentration is 100 nM and/or the TGF-3P concentration is 10 pg/ml.

Para obtener la matriz extracelular descelularizada derivada de células madre mesenquimales diferenciadas (MECdmd), particularmente, la matriz extracelular descelularizada (MECd) derivada de células madre mesenquimales condrogénicas tempranas (MECdmc), de células madre mesenquimales diferenciadas a adipocitos (MECda), fibroblastos (MECdfd) y osteoblastos (MECdo) o matriz extracelular descelularizada derivada de fibroblastos cultivados (MECdf), es necesario descelularizar el cultivo de la etapa (a).To obtain the decellularized extracellular matrix derived from differentiated mesenchymal stem cells (MECdmd), particularly, the decellularized extracellular matrix (MECd) derived from early chondrogenic mesenchymal stem cells (MECdmc), from mesenchymal stem cells differentiated to adipocytes (MECda), fibroblasts (MECdfd ) and osteoblasts (MECdo) or decellularized extracellular matrix derived from cultured fibroblasts (MECdf), it is necessary to decellularize the culture from step (a).

El término "descelularizar" o "descelularización" utilizado en el presente documento, se refiere al proceso de retirar o eliminar las células endógenas (fracciones o componentes celulares) de la MEC conservando al mismo tiempo sus propiedades estructurales y de composición, tejido u órgano nativos, proporcionando de este modo microambientes específicos de tejido u órgano para el crecimiento y la función celulares.The term "decellularize" or "decellularization" as used herein, refers to the process of removing or removing endogenous cells (cellular fractions or components) from the ECM while preserving its native tissue, organ, or structural and compositional properties. , thus providing microenvironments tissue or organ specific for cell growth and function.

Los métodos de descelularización son una práctica habitual para un experto en la materia. Son ejemplos de dichos métodos, sin limitación, descelularización con solución detergente, ácidos (ácido peracético), alcohol o reactivo alcalino (hidróxido de amonio), para romper membranas celulares y nucleares, seguida de tratamiento enzimático a base de tripsina o nucleasas, para alterar el contenido citoplasmático y romper los restos de ADN y ARN. La esterilización y la descelularización pueden ser simultáneas. Por ejemplo, y sin limitación, la esterilización con ácido peracético, descrita anteriormente, también puede servir para descelularizar la MEC. La descelularización también puede conseguirse a través del uso de otros métodos tales como ultrasonidos, calentamiento, aplicación de presión y electroporación.Decellularization methods are standard practice for a person skilled in the art. Examples of such methods are, without limitation, decellularization with detergent solution, acids (peracetic acid), alcohol, or alkaline reagent (ammonium hydroxide), to disrupt cell and nuclear membranes, followed by trypsin- or nuclease-based enzymatic treatment, to disrupt the cytoplasmic content and break down the remains of DNA and RNA. Sterilization and decellularization can be simultaneous. For example, and without limitation, peracetic acid sterilization, described above, can also serve to decellularize ECM. Decellularization can also be achieved through the use of other methods such as ultrasonication, heating, application of pressure, and electroporation.

En otra realización preferida del método de la invención, el tratamiento de descelularización de la etapa (b) se realiza con una solución detergente a 30-40 °C, preferentemente 35­ 39 °C, más preferentemente a 37 °C, durante 5-20 min o a 2 a 8 °C durante la noche, preferentemente a 4°C durante la noche, preferentemente seguida de tratamiento con nucleasas a 30-40 °C, preferentemente 35-39 °C, más preferentemente a 37 °C durante 1-2 horas.In another preferred embodiment of the method of the invention, the decellularization treatment of step (b) is carried out with a detergent solution at 30-40 °C, preferably 35-39 °C, more preferably at 37 °C, for 5-20 min or 2 to 8°C overnight, preferably 4°C overnight, preferably followed by nuclease treatment at 30-40°C, preferably 35-39°C, more preferably 37°C for 1-2 hours.

Son ejemplos de detergentes que pueden usarse en la etapa (b) del método de la invención, sin limitación, solución de Tritón X-100, 3-[(3-colamidopropil)dimetilamonio]-1-propanosulfonato (CHAPS), desoxicolato de sodio, dodecil sulfato de sodio (SDS).Examples of detergents that can be used in step (b) of the method of the invention are, without limitation, Triton X-100 solution, 3-[(3-cholamidopropyl)dimethylammonio]-1-propanesulfonate (CHAPS), sodium deoxycholate , sodium dodecyl sulfate (SDS).

En otra realización preferida del método de la invención, la solución detergente comprende Tritón X-100 y/o NH4OH. En una realización más preferida, la concentración de Tritón X-100 es de entre el 0,1 y el 0,5 %, preferentemente el 0,25 %, y la concentración de NH4OH es de entre 10 y 50 mM, preferentemente 10 mM. En otra realización preferida del método de la invención, la nucleasa es desoxirribonucleasa, tal como ADNasa, y/o ribonucleasa, tal como RNasa. En otra realización preferida, la concentración de nucleasa es de 50 U/mL.In another preferred embodiment of the method of the invention, the detergent solution comprises Triton X-100 and/or NH4OH. In a more preferred embodiment, the concentration of Triton X-100 is between 0.1 and 0.5%, preferably 0.25%, and the concentration of NH4OH is between 10 and 50 mM, preferably 10 mM. . In another preferred embodiment of the method of the invention, the nuclease is deoxyribonuclease, such as DNase, and/or ribonuclease, such as RNase. In another preferred embodiment, the nuclease concentration is 50 U/mL.

La liofilización de la MECdmd obtenida en la etapa (b) se realiza con el fin de obtener una preparación estable de la MECdmd. El término "liofilizar" o "liofilización", como se usa en el presente documento, se refiere a la congelación rápida y deshidratación del producto congelado en alto vacío y también se denomina habitualmente "secado por congelación".Lyophilization of the MECdmd obtained in step (b) is performed in order to obtain a stable preparation of the MECdmd. The term "lyophilize" or "lyophilization" as used herein refers to the rapid freezing and dehydration of the frozen product in a high vacuum and is also commonly referred to as "freeze drying".

Como alternativa, una vez que se completa la liofilización, la MECdmd obtenida en la etapa (c) del método de la invención se pulveriza en un polvo mediante trituración. En una realización preferida de la invención, el método de la invención comprende adicionalmente una etapa adicional (c1) triturar en polvo la matriz extracelular descelularizada liofilizada obtenida en la etapa (c). En otra realización más preferida del método de la invención, el tratamiento de trituración de la etapa (c1) del método de la invención se realiza mediante nitrógeno líquido.Alternatively, after the lyophilization is complete, the MECdmd obtained in step (c) of the method of the invention is pulverized into a powder by grinding. In a preferred embodiment of the invention, the method of the invention further comprises an additional step (c1) grinding into powder the lyophilized decellularized extracellular matrix obtained in step (c). In another more preferred embodiment of the method of the invention, the grinding treatment of step (c1) of the method of the invention is carried out using liquid nitrogen.

Con el fin de hacer que la matriz extracelular descelularizada liofilizada obtenida en la etapa (c) o el polvo obtenido en la etapa (c1) del método de la invención sean más hidrosolubles, se realiza una etapa de solubilización.In order to make the lyophilized decellularized extracellular matrix obtained in step (c) or the powder obtained in step (c1) of the method of the invention more water soluble, a solubilization step is performed.

En otra realización preferida del método de la invención, la solubilización de la etapa (d) se realiza mediante digestión enzimática o tratamiento químico. En una realización preferida adicional, el tratamiento enzimático se realiza con pepsina, se realiza preferentemente con pepsina disuelta en HCI. En otra realización más preferida, la solubilización de la etapa (d) se realiza a una concentración del 1 al 10 % p/v con pepsina entre 1 y 2 mg/mL disuelta en HCI de 0,01 a 0,1 M.In another preferred embodiment of the method of the invention, the solubilization of step (d) is performed by enzymatic digestion or chemical treatment. In a further preferred embodiment, the enzymatic treatment is carried out with pepsin, preferably carried out with pepsin dissolved in HCl. In another more preferred embodiment, the solubilization of step (d) is carried out at a concentration of 1 to 10% w/v with pepsin between 1 and 2 mg/mL dissolved in HCI of 0.01 to 0.1 M.

En otra realización preferida, la solubilización de la etapa (d) se realiza mediante tratamiento químico, preferentemente solubilización a base de urea, un procedimiento menos agresivo que la digestión con pepsina y que permite una conservación mejor de los componentes de la MEC. En otra realización más preferida, el tratamiento químico se realiza con ácido acético y urea, preferentemente con ácido acético al 5 % y urea 3 M.In another preferred embodiment, the solubilization of step (d) is performed by chemical treatment, preferably urea-based solubilization, a less aggressive procedure than digestion with pepsin and which allows better preservation of the ECM components. In another more preferred embodiment, the chemical treatment is carried out with acetic acid and urea, preferably with 5% acetic acid and 3 M urea.

Una vez solubilizado el polvo de MECdmd, se realiza una etapa de gelificación. En una realización preferida del método de la invención, la etapa (e) se realiza mediante neutralización con NaOH 1 M e incubación a 30 a 40 °C, preferentemente 35 a 29 °C, más preferentemente a 37 °C, durante 15-30 minutos.Once the MECdmd powder has been solubilized, a gelling step is performed. In a preferred embodiment of the method of the invention, step (e) is carried out by neutralization with 1 M NaOH and incubation at 30 to 40 °C, preferably 35 to 29 °C, more preferably at 37 °C, for 15-30 minutes.

En otra realización preferida del método de la invención, la concentración final de MECdmd varía entre e l1 y e l10 % p/v.In another preferred embodiment of the method of the invention, the final concentration of MECdmd varies between 11 and 10% w/v.

En otra realización más preferida del método de la invención, la MECdmd se selecciona entre el 2 % p/v, el 2,5 % p/v, el 3 % p/v, el 3,5 % p/v, el 4 % p/v, el 4,5 % p/v, el 5 % p/v, el 5,5 % p/v, el 6 % p/v, el 6,5 % p/v, el 7 % p/v, el 7,5 % p/v, el 8 % p/v, el 8,5 % p/v y el 9 % p/v, más preferentemente el porcentaje de MECdmd es del 3 o el 6 % p/v, preferentemente el 6 %.In another more preferred embodiment of the method of the invention, the MECdmd is selected from 2% w/v, 2.5% w/v, 3% w/v, 3.5% w/v, 4 % w/v, 4.5% w/v, 5% w/v, 5.5% w/v, 6% w/v, 6.5% w/v, 7% w /v, 7.5% w/v, 8% w/v, 8.5% w/v and 9% w/v, more preferably the percentage of MECdmd is 3 or 6% w/v , preferably 6%.

El hidrogel de la invención tiene varios usos y aplicaciones. En consecuencia, un aspecto adicional de la presente invención es el hidrogel o la composición o el implante de la invención para su uso como medicamento, de aquí en adelante, el uso medicinal de la invención.The hydrogel of the invention has various uses and applications. Consequently, one aspect A further feature of the present invention is the hydrogel or the composition or the implant of the invention for use as a medicine, hereinafter, the medicinal use of the invention.

Otro aspecto de la presente invención, es el hidrogel de la invención o composición o implante de la invención para su uso en el tratamiento de enfermedades degenerativas y/o traumáticas, de aquí en adelante, el uso de tratamiento de la invención.Another aspect of the present invention is the hydrogel of the invention or composition or implant of the invention for its use in the treatment of degenerative and/or traumatic diseases, hereinafter, the treatment use of the invention.

Como se usa en el presente documento, el término "tratar" (o "trata" o "tratamiento" o "terapia") se refiere a procesos que implican ralentizar, interrumpir, detener, controlar, parar, reducir o revertir la progresión o gravedad de un síntoma, trastorno, afección o enfermedad existente, pero no implica necesariamente una eliminación total de todos los síntomas, afecciones o trastornos relacionados con la enfermedad. Además, el "tratamiento" también se refiere a un proceso que implica evitar la aparición de síntomas que aún no se han manifestado, pero que se manifestarán debido a una progresión sin tratar del trastorno, afección o enfermedad. El tratamiento de un trastorno o enfermedad puede conducir, por ejemplo, a una detención de la progresión del trastorno o la enfermedad (por ejemplo, sin deterioro de síntomas) o a un retraso en la progresión del trastorno o enfermedad (en caso de que la detención de la progresión sea solo de naturaleza transitoria). El "tratamiento" de un trastorno o enfermedad también puede conducir a una respuesta parcial (por ejemplo, la mejoría de los síntomas) o una respuesta completa (por ejemplo, la desaparición de los síntomas) del sujeto/paciente que padece el trastorno o enfermedad. En consecuencia, el "tratamiento" de un trastorno o enfermedad también puede referirse a una mejoría del trastorno o enfermedad, que puede conducir, por ejemplo, a una detención de la progresión del trastorno o enfermedad o a un retraso en la progresión del trastorno o enfermedad. Una respuesta parcial o completa de este tipo puede ir seguida de una recaída. Ha de comprenderse que un sujeto/paciente puede experimentar una amplia gama de respuestas a un tratamiento (tales como las respuestas de ejemplo descritas anteriormente en el presente documento). En la presente invención, la afección o el trastorno que ha de tratarse son enfermedades degenerativas.As used herein, the term "treat" (or "treats" or "treatment" or "therapy") refers to processes that involve slowing, interrupting, halting, controlling, halting, reducing, or reversing the progression or severity of an existing symptom, disorder, condition or disease, but does not necessarily imply a total elimination of all symptoms, conditions or disorders related to the disease. In addition, "treatment" also refers to a process that involves preventing the onset of symptoms that have not yet manifested, but will manifest due to an untreated progression of the disorder, condition, or disease. Treatment of a disorder or disease may lead, for example, to an arrest in the progression of the disorder or disease (for example, without deterioration of symptoms) or to a delay in the progression of the disorder or disease (if the arrest of progression is only transitory in nature). The "treatment" of a disorder or disease can also lead to a partial response (eg, improvement of symptoms) or a complete response (eg, disappearance of symptoms) of the subject/patient suffering from the disorder or disease. . Accordingly, "treatment" of a disorder or disease may also refer to an amelioration of the disorder or disease, which may lead, for example, to an arrest in the progression of the disorder or disease or a delay in the progression of the disorder or disease. . Such a partial or complete response may be followed by a relapse. It is to be understood that a subject/patient may experience a wide range of responses to a treatment (such as the exemplary responses described herein above). In the present invention, the condition or disorder to be treated is degenerative diseases.

La expresión "enfermedades degenerativas", como se usa en el presente documento, se refiere a una afección patológica en la que un tejido pierde su función original debido a la pérdida cuantitativa irreversible del tejido. Los ejemplos de la enfermedad degenerativa incluyen, pero sin limitación, enfermedad neurológica cerebral, enfermedad isquémica, daño cutáneo, enfermedad ósea y artritis degenerativa.The term "degenerative diseases", as used herein, refers to a pathological condition in which a tissue loses its original function due to irreversible quantitative loss of the tissue. Examples of degenerative disease include, but are not limited to, cerebral neurological disease, ischemic disease, skin damage, bone disease, and degenerative arthritis.

La expresión "enfermedades traumáticas", como se usa en el presente documento, se refiere a una afección patológica resultante del efecto de un agente externo o interno. Los ejemplos de la enfermedad traumática, pero sin limitación, incluyen quemaduras cutáneas, erupciones, fracturas cutáneas u óseas, es decir, cualquier lesión que conduzca a una pérdida de funcionalidad tisular.The expression "traumatic illnesses", as used in the present document, is It refers to a pathological condition resulting from the effect of an external or internal agent. Examples of traumatic disease include, but are not limited to, skin burns, rashes, skin or bone fractures, ie, any injury that leads to a loss of tissue functionality.

En una realización preferida del tratamiento de la invención, la enfermedad degenerativa se selecciona entre la lista que consiste en: osteoartritis, artritis inflamatoria y artritis inducida por cristales. En una realización preferida del tratamiento de la invención, la enfermedad traumática se selecciona entre la lista que consiste en: lesiones óseas y cutáneas (tales como heridas, heridas, fracturas, roturas), lesiones de tejidos blandos y cirugías estéticasIn a preferred embodiment of the treatment of the invention, the degenerative disease is selected from the list consisting of: osteoarthritis, inflammatory arthritis, and crystal-induced arthritis. In a preferred embodiment of the treatment of the invention, the traumatic disease is selected from the list consisting of: bone and skin injuries (such as wounds, wounds, fractures, breaks), soft tissue injuries, and cosmetic surgeries.

Otro aspecto de la presente invención, es el uso del hidrogel de la invención o composición en el desarrollo farmacológico y el cribado preclínico de fármacos quimioterápicos, el estudio básico de la biología fundamental del cáncer y los procesos que median la proliferación, el crecimiento, la metástasis y la invasión tumorales.Another aspect of the present invention is the use of the hydrogel of the invention or composition in pharmacological development and preclinical screening of chemotherapeutic drugs, the basic study of the fundamental biology of cancer and the processes that mediate proliferation, growth, metastasis and tumor invasion.

El hidrogel o la composición de la invención pueden usarse como modelo de enfermedad in vitro de patologías, lesiones o tumores cutáneos.The hydrogel or composition of the invention can be used as an in vitro disease model of skin pathologies, lesions or tumors.

El hidrogel de la presente invención o la composición de la invención pueden estar comprendidos en el implante de la invención, para formar un armazón de regeneración de tejidos que pueda implantarse en un sujeto.The hydrogel of the present invention or the composition of the invention may be comprised in the implant of the invention, to form a tissue regenerative scaffold that can be implanted in a subject.

Otro aspecto de la presente invención se refiere al uso del implante de la invención para la regeneración de tejidos u órganos, de aquí en adelante, el uso regenerativo de la invención.Another aspect of the present invention refers to the use of the implant of the invention for the regeneration of tissues or organs, hereinafter, the regenerative use of the invention.

Los términos "tejido" o "tejido biológico" son intercambiables y se refieren a una colección de células interconectadas y matriz extracelular que realizan una función o funciones similares dentro de un organismo. Los tejidos biológicos incluyen, sin limitación, tejido conectivo, tejido muscular, tejido nervioso (del cerebro, la médula espinal y los nervios), tejido epitelial y tejido orgánico. El tejido conectivo incluye tejido fibroso, por ejemplo, fascia, tendón, ligamentos, válvulas cardíacas, hueso y cartílago. El tejido muscular incluye tejido muscular esquelético, tejido muscular liso, por ejemplo, tejido esofágico, estomacal, intestinal, bronquial, uterino, uretral, vesical y vascular sanguíneo, y tejido muscular cardíaco. El tejido epitelial incluye tejido epitelial simple, por ejemplo, tejido epitelial alveolar, tejido endotelial vascular sanguíneo, y tejido mesotelial cardíaco, y tejido epitelial estratificado. El tejido biológico puede seleccionarse adicionalmente, sin limitación, entre el grupo que consiste en válvula cardíaca, vaso, conducto vascular, arteria, vena, piel, dermis, pericardio, dura, submucosa intestinal, ligamento, tendón, hueso, cartílago, uréter, vejiga urinaria, hígado, pulmón, cordón umbilical y corazón. Los órganos comprenden múltiples tejidos/tipos de tejidos. Los órganos se incluyen en el presente documento con los términos "tejido" y/o "tejido biológico". La fase "tejido intacto" se refiere al tejido que no se ha picado ni homogeneizado. El tejido intacto puede ser un tejido entero o un órgano completo. En una realización preferida del uso regenerativo de la invención, el tejido se selecciona entre una lista que consiste en: piel, hueso, tejido cardíaco, tejido cartilaginoso y tejido vascular.The terms "tissue" or "biological tissue" are interchangeable and refer to a collection of interconnected cells and extracellular matrix that perform a similar function or functions within an organism. Biological tissues include, without limitation, connective tissue, muscle tissue, nervous tissue (of the brain, spinal cord, and nerves), epithelial tissue, and organ tissue. Connective tissue includes fibrous tissue, eg, fascia, tendon, ligaments, heart valves, bone, and cartilage. Muscle tissue includes skeletal muscle tissue, smooth muscle tissue, eg, oesophageal, stomach, intestinal, bronchial, uterine, urethral, bladder and blood vascular tissue, and cardiac muscle tissue. Epithelial tissue includes simple epithelial tissue, for example, alveolar epithelial tissue, blood vascular endothelial tissue, and cardiac mesothelial tissue, and stratified epithelial tissue. Biological tissue may further be selected, without limitation, from the group consisting of heart valve, vessel, vascular conduit, artery, vein, skin, dermis, pericardium, dura, intestinal submucosa, ligament, tendon, bone, cartilage, ureter, urinary bladder, liver, lung, umbilical cord, and heart. Organs comprise multiple tissues/tissue types. Organs are included herein with the terms "tissue" and/or "biological tissue". The "intact tissue" phase refers to tissue that has not been minced or homogenized. The intact tissue can be a whole tissue or a whole organ. In a preferred embodiment of the regenerative use of the invention, the tissue is selected from a list consisting of: skin, bone, cardiac tissue, cartilage tissue, and vascular tissue.

El implante de la invención puede usarse para tratar enfermedades o afecciones que pueden beneficiarse de una mejora de la angiogénesis, la proliferación celular y/o la regeneración y/o el fortalecimiento tisulares. Dichas enfermedades o afecciones incluyen, pero sin limitación, quemaduras, úlcera, traumatismo, herida, fractura ósea, diabetes, psoriasis, artritis, asma, cistitis, inflamación, infección, isquemia, reestenosis, estenosis, ateroesclerosis, oclusión, ictus, infarto, aneurisma, aneurisma aórtico abdominal, fibroide uterino, incontinencia urinaria, trastornos vasculares, hemofilia, cáncer e insuficiencia de órganos (por ejemplo, corazón, riñón, pulmón, hígado, intestino, etc.). La administración del hidrogel de la invención o de la composición de la invención o del implante compuesto por o que consiste en el hidrogel de la invención o la composición de la invención puede realizarse por inyección directa en el tumor, o por pulverización, cepillado u otra aplicación en el sitio de aplicación. En algunas realizaciones, se utiliza un vehículo de entrega, tal como colágeno. También pueden usarse soportes biocompatibles, tales como malla, en donde el soporte se recubre con el hidrogel. La fracción soluble del hidrogel de MEC solubilizado, o el hidrogel de MEC solubilizado puede administrarse por cualquier vía, incluyendo la administración parenteral, por ejemplo, inyección o infusión intravenosa, intraperitoneal, intramuscular, intraperitoneal, intraesternal, intraarticular, administración sublingual, oral, tópica, intranasal o transmucosa, o por inhalación pulmonar. El médico puede seleccionar la vía de administración adecuada basándose en los requisitos de la presentación clínica.The implant of the invention may be used to treat diseases or conditions that may benefit from enhanced angiogenesis, cell proliferation, and/or tissue regeneration and/or strengthening. Such diseases or conditions include, but are not limited to, burns, ulcer, trauma, wound, bone fracture, diabetes, psoriasis, arthritis, asthma, cystitis, inflammation, infection, ischemia, restenosis, stenosis, atherosclerosis, occlusion, stroke, infarction, aneurysm. , abdominal aortic aneurysm, uterine fibroid, urinary incontinence, vascular disorders, hemophilia, cancer, and organ failure (eg, heart, kidney, lung, liver, intestine, etc.). The administration of the hydrogel of the invention or of the composition of the invention or of the implant composed of or consisting of the hydrogel of the invention or the composition of the invention can be carried out by direct injection into the tumor, or by spraying, brushing or other application at the application site. In some embodiments, a delivery vehicle is used, such as collagen. Biocompatible supports, such as mesh, can also be used, wherein the support is coated with the hydrogel. The soluble fraction of the solubilized ECM hydrogel, or the solubilized ECM hydrogel can be administered by any route, including parenteral administration, eg, intravenous, intraperitoneal, intramuscular, intraperitoneal, intrasternal, intraarticular, sublingual, oral, topical injection or infusion. , intranasal or transmucosal, or by pulmonary inhalation. The physician may select the appropriate route of administration based on the requirements of the clinical presentation.

Otro aspecto de la presente invención se refiere al uso cosmético del hidrogel de la invención o la composición de la invención.Another aspect of the present invention relates to the cosmetic use of the hydrogel of the invention or the composition of the invention.

La expresión "uso cosmético" se refiere a un uso no terapéutico que puede mejorar el aspecto estético o la comodidad de la piel, el pelo y/o el cabello de mamífero, preferentemente de ser humano. En el presente contexto, el uso cosmético puede incluir evitar el daño y/o mejorar la piel, el pelo y/o y el cabello de ser humano.The term "cosmetic use" refers to a non-therapeutic use that can improve the aesthetic appearance or comfort of mammalian, preferably human, skin, hair and/or hair. In the present context, cosmetic use may include preventing damage to and/or improving human skin, hair and/or hair.

El hidrogel o la composición de la invención puede adoptar la forma de una composición tópica que puede encontrarse en forma de una solución acuosa, acuosa-alcohólica u oleosa, solución de tipo dispersión o dispersiones de tipo loción o suero, de emulsiones que tienen consistencia líquida o semilíquida del tipo de la leche, obtenidas por dispersión de una fase lipídica en una fase acuosa (O/W) o viceversa (W/O), o de una suspensión o emulsión que tiene una consistencia blanda, crema semisólida o sólida, gel acuoso o gel anhidro, o como alternativa microemulsión, microcápsula o micropartícula o de dispersión vesicular de tipo iónico y/o no iónico. Dichas composiciones se preparan mediante métodos habituales conocidos por el experto en la materia.The hydrogel or composition of the invention may take the form of a topical composition which may be in the form of an aqueous, aqueous-alcoholic or oily solution, dispersion-type solution or dispersions of lotion or serum type, of emulsions having a liquid or semi-liquid consistency of the milk type, obtained by dispersing a lipid phase in an aqueous phase (O/W) or vice versa (W/O), or of a suspension or emulsion having a soft consistency, semi-solid or solid cream, aqueous gel or anhydrous gel, or alternatively microemulsion, microcapsule or microparticle or vesicular dispersion of ionic and/or non-ionic type. Said compositions are prepared by usual methods known to those skilled in the art.

Los ejemplos de las composiciones para aplicaciones tópicas incluyen, sin limitación, cremas de limpieza y protectoras de tratamiento o cuidado de la cara, para las manos, para los pies, para los principales pliegues anatómicos o para el cuerpo (por ejemplo, cremas de día, cremas de noche, cremas desmaquillantes, cremas base, cremas solares), productos de maquillaje, tales como bases líquidas, leches limpiadoras, leches protectoras o de cuidado corporal, leches para después de la exposición al sol, lociones para el cuidado de la piel, geles o espumas, tales como lociones limpiadoras o desinfectantes, lociones solares, lociones bronceadoras artificiales, composiciones de baño, composiciones desodorantes que contienen un agente bactericida, geles o lociones para después del afeitado, cremas depilatorias o composiciones para picaduras de insectos, jabones, pastas, cremas, geles, emulsiones o espumas limpiadoras, composiciones de laca para el cabello, etc.Examples of compositions for topical applications include, without limitation, cleansing and protective treatment or care creams for the face, hands, feet, major anatomical folds, or body (for example, day creams , night creams, make-up removing creams, base creams, sun creams), make-up products, such as liquid foundations, cleansing milks, protective or body care milks, after-sun milks, skin care lotions , gels or foams, such as cleansing or disinfecting lotions, sun lotions, artificial tanning lotions, bath compositions, deodorant compositions containing a bactericidal agent, aftershave gels or lotions, depilatory creams or compositions for insect bites, soaps, cleansing pastes, creams, gels, emulsions or foams, hairspray compositions, etc.

Otro aspecto de la presente invención se refiere al estudio de la reducción de la efectividad de los fármacos, lo que puede beneficiar tanto en el conocimiento de nuevos fármacos como en la comprensión de los mecanismos de resistencia ejercidos por las células o también para el diseño de bioenlaces matriciales a partir de la impresión celular 3D. Además, usando biopsias de los propios pacientes, será posible obtener un modelo personalizado que permita un Barrido de Alto Rendimiento (High Throughput Screening o HTS, por sus siglas en inglés) previo para establecer el régimen terapéutico más adecuado en cada paciente y para el estudio de procesos moleculares básicos de varias enfermedadesAnother aspect of the present invention refers to the study of the reduction in the effectiveness of drugs, which can benefit both in the knowledge of new drugs and in the understanding of the resistance mechanisms exerted by cells or also for the design of Matrix biobonds from 3D cell printing. In addition, using biopsies from the patients themselves, it will be possible to obtain a personalized model that allows a previous High Throughput Screening (HTS) to establish the most appropriate therapeutic regimen in each patient and for the study. of basic molecular processes of various diseases

Otro aspecto de la presente invención es el uso del hidrogel o la composición de la invención como biotinta para la bioimpresión 3D, de aquí en adelante, el uso de bioimpresión de la invención.Another aspect of the present invention is the use of the hydrogel or the composition of the invention as a bioink for 3D bioprinting, hereinafter, the bioprinting use of the invention.

Otro aspecto de la presente invención es el uso del hidrogel o la composición de la invención como biotinta para la pulverización de células, de aquí en adelante, el uso de pulverización de la invención.Another aspect of the present invention is the use of the hydrogel or the composition of the invention as a bioink for spraying cells, hereinafter, the spray use of the invention.

Otro aspecto de la presente invención es el uso del hidrogel o la composición de la invención como biotinta para órganos y tejidos-en-un-chip o múltiples órganos-en-un-chip, de aquí en adelante, el uso de órgano-en-un-chip de la invención.Another aspect of the present invention is the use of the hydrogel or the composition of the invention as bioink for organs and tissues-on-a-chip or multiple organs-on-a-chip, hereinafter, the use of organ-on-a-chip of the invention.

El término "biotinta", como se usa en el presente documento, se refiere a un hidrogel o una mezcla de células con un hidrogel utilizado para bioimpresión. Por tanto, puede aplicarse una composición de biotinta para bioimpresión y pulverización. La expresión "bioimpresión 3D" utilizada en el presente documento se refiere a la utilización de técnicas similares a la impresión 3D para combinar células, factores de crecimiento y biomateriales para fabricar un objeto, parte, tejido o estructura 3D que imitan al máximo las características naturales y biológicas. Preferentemente, la bioimpresión 3D utiliza el método de capa-por-capa para depositar materiales o biotintas para crear estructuras que después se usan en los campos de la biotecnología, la medicina y la ingeniería de tejidos. La expresión "pulverización de células" utilizada en el presente documento se refiere a la técnica de pulverización de células en placas de cultivo celular con una boquilla de aerosol de accionamiento de bomba. La expresión "órgano-en-un-chip" utilizada en el presente documento se refiere a un sistema de cultivo celular que simula el microambiente y los aspectos funcionales clave de órganos vivos a escala microscópica, usando principios de tecnologías de biomimetismo, microingeniería y microfluídica.The term "bioink" as used herein refers to a hydrogel or a mixture of cells with a hydrogel used for bioprinting. Thus, a bioink composition can be applied for bioprinting and spraying. The term "3D bioprinting" as used herein refers to the use of techniques similar to 3D printing to combine cells, growth factors, and biomaterials to fabricate a 3D object, part, tissue, or structure that closely mimics natural characteristics. and biological. Preferably, 3D bioprinting uses the layer-by-layer method to deposit materials or bioinks to create structures that are later used in the fields of biotechnology, medicine, and tissue engineering. The term "cell spray" as used herein refers to the technique of spraying cells in cell culture dishes with a pump-actuated aerosol nozzle. The term "organ-on-a-chip" used herein refers to a cell culture system that simulates the microenvironment and key functional aspects of living organs on a microscopic scale, using principles of biomimicry, microengineering, and microfluidics technologies. .

Como es sabido por el experto en la materia, la composición de la biotinta puede contener varios otros componentes que encuentran un uso en el cambio de las características de la biotinta que son necesarias en el proceso de bioimpresión o en el producto final. Por tanto, en una realización preferente del uso de composición de la invención, la composición de la invención comprende adicionalmente al menos uno de los componentes seleccionados entre una lista que consiste en: alginato, gelatina de varios orígenes (de pescado, bovina, de piel porcina), fibrinógeno de varios orígenes (bovino, porcino, de plasma humano), hialuronato de sodio intraarticular, fibroína de seda y sericina, xantano, genipina, agarosa, agar, quitosano, nanocelulosa, o sus variantes de metacriloílo, o cualquier combinación de los mismos.As is known to the person skilled in the art, the bioink composition may contain various other components that find use in changing the characteristics of the bioink that are necessary in the bioprinting process or in the final product. Therefore, in a preferred embodiment of the use of the composition of the invention, the composition of the invention additionally comprises at least one of the components selected from a list consisting of: alginate, gelatin of various origins (from fish, bovine, skin porcine), fibrinogen of various sources (bovine, porcine, human plasma), intra-articular sodium hyaluronate, silk fibroin and sericin, xanthan, genipin, agarose, agar, chitosan, nanocellulose, or its methacryloyl variants, or any combination of the same.

En otra realización preferida de la composición de la invención, la concentración de alginato y/o metacriloílo de alginato es de entre el 1 y el 15% p/v, preferentemente el 2,0%, el 2,5%, el 3,0%, el 4,0%, el 5,0%, el 6,0%, el 7,0%, el 8,0%, el 9,0%, el 10,0%, el 11,0 %, el 12,0 %, el 13,0 % o el 14,0 % p/v. En otra realización preferida, la concentración de gelatina de piel porcina y/o concentraciones de metacriloílo de gelatina son de entre el 5 y el 15 % p/v, preferentemente el 6,0 %, el 7,0 %, el 8,0 %, el 9,0 %, el 10,0 %, el 11,0 %, el 12,0%, el 13,0% o el 14,0% p/v, más preferentemente del 10%. En otra realización preferida de la composición de la invención, la concentración del fibrinógeno de plasma bovino y/o hialuronato de sodio intraarticular es de entre el 0,5 y el 1,5 %, preferentemente del 0,6, el 0,7, el 0,8, el 0,9, el 1,0, el 1,1, el 1,2, el 1,3 o el 1,4 %.In another preferred embodiment of the composition of the invention, the concentration of alginate and/or alginate methacryloyl is between 1 and 15% w/v, preferably 2.0%, 2.5%, 3, 0%, 4.0%, 5.0%, 6.0%, 7.0%, 8.0%, 9.0%, 10.0%, 11.0% , 12.0%, 13.0% or 14.0% w/v. In another preferred embodiment, the concentration of porcine skin gelatin and/or gelatin methacryloyl concentrations are between 5 and 15% w/v, preferably 6.0%, 7.0%, 8.0% %, 9.0%, 10.0%, 11.0%, 12.0%, 13.0% or 14.0% w/v, more preferably 10%. In another preferred embodiment of the composition of the invention, the plasma fibrinogen concentration bovine and/or intra-articular sodium hyaluronate is between 0.5 and 1.5%, preferably 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1 .1, 1.2, 1.3 or 1.4%.

En otra realización preferida de la composición de la invención, la fibroína de seda y sericina, xantano, genipina, agarosa, agar, quitosano, nanocelulosa, o la concentración de sus variantes de metacriloílo es de entre el 0,2 % ye l10 % p/v.In another preferred embodiment of the composition of the invention, silk fibroin and sericin, xanthan, genipin, agarose, agar, chitosan, nanocellulose, or the concentration of its methacryloyl variants is between 0.2% and 10% w /v.

A menos que se definan de otra manera, todos los términos técnicos y científicos usados en el presente documento tienen el mismo significado que el que entiende habitualmente un experto en la materia a la que pertenece la presente invención. En la puesta en práctica de la presente invención pueden usarse métodos y materiales similares o equivalentes a los que se describen en el presente documento. A lo largo de la descripción y las reivindicaciones, la palabra "comprender" y sus variaciones no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o etapas. Objetos adicionales, ventajas y características de la invención serán evidentes para los expertos en la materia tras examinar la descripción o pueden aprenderse mediante la puesta en práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración y no pretenden ser limitantes de la presente invención.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used in this document have the same meaning as that normally understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. Methods and materials similar or equivalent to those described herein may be used in practicing the present invention. Throughout the description and claims, the word "comprising" and its variations are not intended to exclude other technical features, additives, components or steps. Additional objects, advantages, and features of the invention will be apparent to those skilled in the art upon examination of the description or may be learned by practice of the invention. The following examples and drawings are provided by way of illustration and are not intended to be limiting of the present invention.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Figura 1. Caracterización fenotípica y potencial de diferenciación de las CMM. (A) La caracterización por FACS de las CMM mostró una expresión positiva de los marcadores de superficie CD105, CD90, CD73 y una expresión negativa o baja para CD45, CD133 y CD34. (B) El potencial de diferenciación de las CMM obtenidas a partir de lipoaspirado hacia el linaje osteogénico, adipogénico y condrogénico se confirmó mediante rojo de alizarina S, rojo de aceite O y tinción con azul de toluidina, respectivamente. Barra de escala: 100 pm. Figure 1. Phenotypic characterization and differentiation potential of MSCs. (A) FACS characterization of MSCs showed positive expression of surface markers CD105, CD90, CD73 and negative or low expression for CD45, CD133, and CD34. (B) The differentiation potential of MSCs obtained from liposuction toward osteogenic, adipogenic, and chondrogenic lineage was confirmed by alizarin red S, oil red O, and toluidine blue staining, respectively. Scale bar: 100 pm.

Figura 2. Producción y caracterización de MECm condrogénicas tempranas. Análisis cuantitativo de componentes específicos de cartílago GAG (A) y colágeno de tipo II (B) en matriz derivada de CMM, cultivados en condiciones de cultivo condrogénico durante 1,2, 3 y 4 semanas, normalizado a ADN de células en cultivo. Análisis cualitativo de componentes principales, colágeno y GAG en matriz derivada de CMM y condrocitos después de 2 semanas en cultivo mediante tinción histológica (rojo sirio, toluidina O) e inmunofluorescencia (colágeno de tipo II y agrecano) (C). Análisis cuantitativo de contenido de colágeno, colágeno II (D) y GAG (E) en matriz derivada de CMM y condrocitos después de 2 semanas en cultivo. Barra de escala: 50 pm. Los datos representan la media ± D.T. (n = 3). **, p < 0,01; ***, p < 0,001, Ensayo T de Student. Figure 2. Production and characterization of early chondrogenic mECMs. Quantitative analysis of specific components of cartilage GAG (A) and type II collagen (B) in MSC-derived matrix, grown under chondrogenic culture conditions for 1, 2, 3, and 4 weeks, normalized to DNA from cells in culture. Qualitative analysis of principal components, collagen and GAG in MSC-derived matrix and chondrocytes after 2 weeks in culture by histological staining (Syrian red, toluidine O) and immunofluorescence (type II collagen and aggrecan) (C). Quantitative analysis of collagen, collagen II (D) and GAG (E) content in MSC-derived matrix and chondrocytes after 2 weeks in culture. Scale bar: 50 pm. Data represent the mean ± SD (n = 3). **, p <0.01; ***, p < 0.001, Student's T test.

Figura 3. Análisis de diferenciación de CMM hacia adipocitos y FB mediante la inducción con medio de cultivo específico y la tinción posterior con rojo sirio, azul de toluidina, azul alciano, tinción con rojo de aceite O y vimentina, respectivamente. Figure 3. Analysis of MSC differentiation towards adipocytes and FB by means of induction with specific culture medium and subsequent staining with Syrian red, toluidine blue, alcian blue, oil red O staining and vimentin, respectively.

Figura 4. Caracterización histológica de MECd de FB antes y después del proceso de descelularización, en comparación con el tejido dérmico nativo y el tejido dérmico nativo descelularizado. Las tinciones de hematoxilina-eosina, rojo sirio (colágenos), azul de toluidina (GAG), azul alciano (PG) y Dapi (ADN) mostraron una descelularización correcta y una similitud con el tejido referente. Figure 4. Histological characterization of FB dECM before and after the decellularization process, in comparison with native dermal tissue and decellularized native dermal tissue. Hematoxylin-eosin, Syrian red (collagens), toluidine blue (GAG), alcian blue (PG) and Dapi (DNA) stains showed correct decellularization and similarity to the reference tissue.

Figura 5. Caracterización histológica de MECd de CMM antes y después del proceso de descelularización. Las tinciones de hematoxilina-eosina, rojo sirio (colágenos), azul de toluidina (GAG), azul alciano (PG) y Dapi (ADN) mostraron una descelularización correcta y una matriz rica en componentes tisulares nativos. Figure 5. Histological characterization of CMM dECM before and after the decellularization process. Hematoxylin-eosin, Syrian red (collagens), toluidine blue (GAG), alcian blue (PG) and Dapi (DNA) stains showed correct decellularization and a matrix rich in native tissue components.

Figura 6. Descelularización de matriz condrogénica temprana derivada de CMM. (A) Análisis cualitativo por imagen de microscopio óptico (luz de contraste de fase) y tinción histológica: HyE (contenido celular), tricrómico de Masson (colágeno) y toluidina O (GAG). Análisis cuantitativo de contenido de ADN (B), colágeno (C) y GAG (D). Barra de escala: 50 pm (contraste de fases) y 200 pm (tinción histológica). Los datos representan la media ± D.T. (n = 3). ***, p < 0,001, Ensayo T de Student. Figure 6. Decellularization of MSC-derived early chondrogenic matrix. (A) Qualitative analysis by light microscope image (phase contrast light) and histological staining: H&E (cell contents), Masson's trichrome (collagen) and toluidine O (GAG). Quantitative analysis of DNA (B), collagen (C) and GAG (D) content. Scale bar: 50 pm (phase contrast) and 200 pm (histological staining). Data represent the mean ± SD (n = 3). ***, p < 0.001, Student's T test.

Figura 7. Formulación y caracterización de hidrogel de MECdm. (A) Preparación de elucidación esquemática de hidrogel basado en MECdm condrogénica temprana. (B) Micrografías electrónicas de barrido (MEB) de hidrogel de MECdm reticulado. Aumentos de 10.000x (a la izquierda) y 40.000x (a la derecha). (C) Comportamiento de flujo de cizalla estacionaria del hidrogel con una rampa isotérmica de velocidad de cizalla ascendente y descendente a 15°C. (D) Comportamiento de recuperación de cizalla transitoria del hidrogel con cambios isotérmicos escalonados en la velocidad de cizalla a 15°C. Gelificación inducida térmicamente del hidrogel, determinada mediante ensayos de viscoelasticidad lineal (E) y mediante el factor de pérdida (G"/G') (F) de los hidrogeles de 20 °C a 40 °C. Los datos representan la media ± D.T. (n = 3). Figure 7. Formulation and characterization of MECdm hydrogel. (A) Schematic elucidation preparation of early chondrogenic MECdm-based hydrogel. (B) Scanning electron micrographs (SEM) of crosslinked MECdm hydrogel. Magnifications of 10,000x (on the left) and 40,000x (on the right). (C) Steady shear flow behavior of the hydrogel with an isothermal up and down shear rate ramp at 15°C. (D) Transient shear recovery behavior of the hydrogel with stepwise isothermal changes in shear rate at 15°C. Thermally induced gelation of the hydrogel, determined by linear viscoelasticity tests (E) and by the loss factor (G"/G') (F) of the hydrogels from 20 °C to 40 °C. Data represent mean ± SD (n=3).

Figura 8. Evaluaciones biológicas in vitro de hidrogel de MECdm. (A) Imágenes confocales representativas de viabilidad celular usando el ensayo Viva/Muerta a los 1, 10 y 28 días (verde para las células vivas, rojo para las células muertas). (B) Viabilidad celular (%) en el hidrogel de MECdm después de 1, 10 y 28 días. (C) Velocidad de proliferación de CMM cultivadas en hidrogel de MECdm en comparación con el día 0 de cultivo. (D) Análisis de la expresión génica de genes condrogénicos específicos (COL2A1, ACAN, SOX9) y no específicos (COL1A1) de CMM incrustadas en MECdm al 3 y al 6 % a lo largo del tiempo en cultivo (2,4 semanas) y condrocitos en cultivo durante 2 semanas (control ). (E) Análisis de inmunotinción para colágeno de tipo II y colágeno de tipo I. Barra de escala 100 pm. Los datos se expresan como media ± D.T. (n = 3); *, # p < 0,01, Ensayo T de Student. (*) Valor significativamente diferente en comparación con valores de CMM cultivadas el día 0; (#) Valor significativamente diferente en comparación con valores de CMM en hidrogeles de MECdm al3 ya l6 % después de 4 semanas en cultivo (p < 0,01). Figure 8. In vitro biological evaluations of MECdm hydrogel. (A) Representative confocal images of cell viability using the Live/Dead assay at 1, 10, and 28 days (green for live cells, red for dead cells). (B) Cell viability (%) in the MECdm hydrogel after 1, 10 and 28 days. (C) Proliferation rate of MSCs grown on MECdm hydrogel compared to day 0 of culture. (D) Analysis of the Gene expression of specific (COL2A1, ACAN, SOX9) and non-specific (COL1A1) chondrogenic genes from MSCs embedded in 3 and 6% MECdm over time in culture (2.4 weeks) and chondrocytes in culture for 2 weeks (control ). (E) Immunostaining analysis for collagen type II and collagen type I. Scale bar 100 pm. Data are expressed as mean ± SD (n = 3); *, # p < 0.01, Student's T test. (*) Significantly different value compared to values of CMM cultured on day 0; (#) Significantly different value compared to CMM values in MECdm hydrogels at 3 and 16% after 4 weeks in culture (p < 0.01).

Figura 9. Evaluaciones biológicas in vivo de hidrogel de MECdm. (A) Imágenes a las 4 semanas de postimplantación en ratones CD1. (B) Tinción DAPI que muestra células que infiltran los geles de MECdm acelulares al 3 % y al 6 % los días 0, 14 y 28 después de su implantación subcutánea en ratones CD1. (C) Análisis histológico de geles de MECdm a concentraciones del 3 % y el 6 %, microgránulos de CMM prediferenciadas in vitro con medio condrogénico después de su implantación subcutánea en ratones NSG a las 2 y 4 semanas, y cartílago articular (control ). Las flechas indican células incrustadas en lagunas. Barra de escala 100pm. Figure 9. In vivo biological evaluations of MECdm hydrogel. (A) Images at 4 weeks postimplantation in CD1 mice. (B) DAPI staining showing cells infiltrating the 3% and 6% cell-free MECdm gels at days 0, 14, and 28 after subcutaneous implantation into CD1 mice. (C) Histological analysis of dmECM gels at 3% and 6% concentrations, in vitro predifferentiated MSC micropellets with chondrogenic medium after subcutaneous implantation into NSG mice at 2 and 4 weeks, and articular cartilage (control). Arrows indicate cells embedded in lacunae. Scale bar 100pm.

Figura 10. Caracterización histológica de MECd de tejido adiposo después de tres procesos de descelularización diferentes (protocolo 1, 2 y 3). Las tinciones de hematoxilina-eosina, rojo sirio (colágenos), azul de toluidina (GAG) y azul alciano (PG) mostraron una descelularización correcta y una matriz rica en componentes tisulares nativos. Figure 10. Histological characterization of dECM from adipose tissue after three different decellularization processes (protocol 1, 2 and 3). Hematoxylin-eosin, Syrian red (collagens), toluidine blue (GAG) and alcian blue (PG) staining showed correct decellularization and a matrix rich in native tissue components.

Figura 11. Tabla con las biotintas desarrolladas que contenían MECd derivada de tejido al 3%, gelatina de piel de bovino o metacriloílo de gelatina al 10%, alginato al 2,5% y fibrinógeno al 1 % o hialuronato de sodio de APM intraarticular al 2,5 %. Figure 11. Table with the developed bioinks containing 3% tissue-derived ECMd, 10% bovine skin gelatin or gelatin methacryloyl, 2.5% alginate and 1% fibrinogen or intra-articular APM sodium hyaluronate at 2.5%.

EJEMPLOSEXAMPLES

1. MATERIALES Y MÉTODOS1. MATERIALS AND METHODS

1.1. Aislamiento, cultivo y caracterización de estirpes celulares1.1. Isolation, culture and characterization of cell lines

Las células madre mesenquimales humanas (CMMh) y los fibroblastos humanos (hFB) se aislaron de tejido adiposo de pacientes que se sometieron a un procedimiento de liposucción y de tejido cutáneo durante cirugía de abdominoplastia mediante digestión enzimática usando colagenasa I (Sigma Aldrich), respectivamente, después del consentimiento informado y la autorización del Comité de Ética del Hospital Clínico Universitario de Málaga, España.Human mesenchymal stem cells (hMSC) and human fibroblasts (hFB) were isolated from adipose tissue of patients undergoing a liposuction procedure and from skin tissue during abdominoplasty surgery by enzymatic digestion using collagenase I (Sigma Aldrich), respectively. , after the informed consent and authorization of the Ethics Committee of the Hospital Clínico Universitario de Málaga, Spain.

La caracterización del aislamiento de las CMMh se ha publicado anteriormente en López Ruiz E., et al, 2013, Osteoarthr. Cartil., 21, 246. Las células se sembraron en medio de crecimiento [medio Eagle modificado de Dulbecco con alta glucosa (DMEM; Sigma-Aldrich) complementado con suero fetal bovino al 10 % (FBS; Sigma-Aldrich), penicilina 100 U/ml y estreptomicina 100 mg/ml (Invitrogen Inc.)] a 37 °C en una atmósfera humidificada con CO2 al 5 %. El medio se cambió cada 3 días y cuando las células alcanzaron el 80 % de confluencia, se subcultivaron. Para todos los experimentos, las CMMh se usaron entre los pases 4y6.The characterization of the isolation of hMSCs has been previously published in López Ruiz E., et al, 2013, Osteoarthr. Cartil., 21, 246. Cells were seeded in growth medium [Dulbecco's modified Eagle's medium with high glucose (DMEM; Sigma-Aldrich) supplemented with 10% fetal bovine serum (FBS; Sigma-Aldrich), penicillin 100 U /ml and streptomycin 100 mg/ml (Invitrogen Inc.)] at 37°C in a humidified atmosphere with 5% CO 2 . The medium was changed every 3 days and when the cells reached 80% confluence, they were subcultured. For all experiments, hMSCs were used between passages 4 and 6.

El tejido dérmico se procesó mecánicamente y se digirió con colagenasa I 2 mg/ml (Sigma Aldrich) a 37 °C durante la noche. Después, se filtró con un CellStrainer (Falcon) de 100 pm y la colagenasa se inactivó con medio Eagle modificado de Dulbecco (DMEM; Sigma-Aldrich) con suero fetal bovino al 10 % (FBS; Sigma-Aldrich). Las células se sembraron en medio de crecimiento [medio Eagle modificado de Dulbecco con alta glucosa (DMEM; Sigma-Aldrich) complementado con suero fetal bovino al 10% (FBS; Sigma-Aldrich), penicilina 100 U/ml y estreptomicina 100 mg/ml (Invitrogen Inc.)] a 37 °C en una atmósfera humidificada con CO2 al 5 %. El medio se cambió cada 3 días y cuando las células alcanzaron el 80 % de confluencia, se subcultivaron.Dermal tissue was mechanically processed and digested with 2 mg/ml collagenase I (Sigma Aldrich) at 37°C overnight. It was then filtered through a 100 pm CellStrainer (Falcon) and collagenase inactivated with Dulbecco's Modified Eagle's medium (DMEM; Sigma-Aldrich) with 10% fetal bovine serum (FBS; Sigma-Aldrich). Cells were seeded in growth medium [Dulbecco's modified Eagle's medium with high glucose (DMEM; Sigma-Aldrich) supplemented with 10% fetal bovine serum (FBS; Sigma-Aldrich), 100 U/ml penicillin and 100 mg/streptomycin. ml (Invitrogen Inc.)] at 37°C in a humidified atmosphere with 5% CO 2 . The medium was changed every 3 days and when the cells reached 80% confluence, they were subcultured.

Se caracterizó el fenotipo y el potencial de diferenciación de las células aisladas, como se ha descrito anteriormente en Dominici M., et al, 2006, Cytotherapy, 8, 315. Para examinar su inmunofenotipo, las células se tripsinizaron, se lavaron y se resuspendieron en PBS con albúmina sérica bovina al 1 % (BSA; Sigma-Aldrich). Se incubó un total de 2*105 células en la oscuridad durante 30 min con anticuerpos monoclonales conjugados con fluorocromo [CD34, CD45, CD90, CD73, CD105 y CD133 (Miltenyi Biotec, Auburn, CA, EE. UU.)], se lavaron en PBS y se analizaron mediante citometría de flujo en un citómetro FACSCanto II (BD Biosciences).The phenotype and differentiation potential of the isolated cells were characterized, as previously described in Dominici M., et al, 2006, Cytotherapy, 8, 315. To examine their immunophenotype, the cells were trypsinized, washed, and resuspended. in PBS with 1% bovine serum albumin (BSA; Sigma-Aldrich). A total of 2*105 cells were incubated in the dark for 30 min with fluorochrome-conjugated monoclonal antibodies [CD34, CD45, CD90, CD73, CD105 and CD133 (Miltenyi Biotec, Auburn, CA, USA)], washed in PBS and analyzed by flow cytometry on a FACSCanto II cytometer (BD Biosciences).

Para los ensayos de diferenciación, las células madre mesenquimales (CMM) se cultivaron en placa a 1*105 células/cm2 en DMEM-FBS en placas de cultivo de 6 pocilios. Después de 48 h, el medio de cultivo se reemplazó con medio específico inductor de diferenciación. Para la diferenciación adipogénica, osteogénica y condrogénica, se cultivaron células durante 2 semanas en el kit hMSC Adipogenic Differentiation BulletKit™ (Lonza), el kit hMSC Osteogenic Differentiation BulletKit™ (Lonza) y el medio StemMACS ChondroDiff Médium (Miltenyi Biotec), respectivamente. Los cultivos de células diferenciadas se tiñeron con rojo de aceite O (Amresco, Solon, OH, EE. UU.) para la diferenciación adipogénica, rojo de alizarina (Lonza) para la diferenciación osteogénica o azul de toluidina (Sigma-Aldrich) para la diferenciación condrogénica.For differentiation assays, mesenchymal stem cells (MSCs) were plated at 1*105 cells/cm2 in DMEM-FBS in 6-well culture plates. After 48 h, the culture medium was replaced with a specific differentiation-inducing medium. For adipogenic, osteogenic and chondrogenic differentiation, cells were cultured for 2 weeks in hMSC Adipogenic Differentiation BulletKit™ (Lonza), hMSC Osteogenic Differentiation BulletKit™ (Lonza) and StemMACS ChondroDiff Medium (Miltenyi Biotec), respectively. Differentiated cell cultures were stained with oil red O (Amresco, Solon, OH, USA) for adipogenic differentiation, oil red alizarin (Lonza) for osteogenic differentiation or toluidine blue (Sigma-Aldrich) for chondrogenic differentiation.

1.2. Aislamiento y cultivo de condrocitos1.2. Isolation and culture of chondrocytes

Se aislaron condrocitos de cartílago articular de pacientes con osteoartritis durante la cirugía de reemplazo articular después del consentimiento informado de todos los pacientes y la aprobación del Comité de Ética del Hospital Clínico Universitario de Málaga, España. La muestra se aisló del lado femoral, seleccionando el compartimento de no sobrecarga: cóndilo lateral en rodillas en varo y cóndilo medial en los casos en valgo.Articular cartilage chondrocytes were isolated from patients with osteoarthritis during joint replacement surgery after informed consent from all patients and approval by the Ethics Committee of the Hospital Clínico Universitario de Málaga, Spain. The sample was isolated from the femoral side, selecting the non-overload compartment: lateral condyle in varus knees and medial condyle in valgus cases.

Ninguno de los pacientes tenía antecedentes de artritis inflamatoria o artritis inducida por cristales, y solo se usó para este estudio cartílago que macroscópicamente parecía relativamente normal. Se sembraron células en medio de condrocitos [medio de crecimiento complementado con ITS al 1 % (Insulina-Transferrina-Selenio, Gibco), 50 pg/pl de ácido ascórbico (Sigma), 40 pg/pl de prolina (Sigma) y penicilina 100U/ml y estreptomicina 100pg/ml], a 37°C en una atmósfera humidificada con un CO2 al 5%. Al 80% de confluencia las células se subcultivaron.None of the patients had a history of inflammatory arthritis or crystal-induced arthritis, and only cartilage that macroscopically appeared relatively normal was used for this study. Cells were seeded in chondrocyte medium [growth medium supplemented with 1% ITS (Insulin-Transferrin-Selenium, Gibco), 50 pg/pl ascorbic acid (Sigma), 40 pg/pl proline (Sigma) and 100U penicillin /ml and streptomycin 100pg/ml], at 37°C in a humidified atmosphere with 5% CO 2 . At 80% confluence the cells were subcultured.

1.3. Protocolos de diferenciación celular1.3. Cell differentiation protocols

Tras alcanzar el 100 % de confluencia celular, las CMM se indujeron a diferenciarse en FB, condrocitos, osteoblastos y adipocitos. Para este fin, se cultivaron durante dos semanas con sus respectivos medios de diferenciación (Tabla 1).After reaching 100% cell confluence, MSCs were induced to differentiate into FB, chondrocytes, osteoblasts, and adipocytes. For this purpose, they were cultured for two weeks with their respective differentiation media (Table 1).

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Tabla 1. Complementos de medios de diferenciación. Table 1. Differentiation media complements.

1.4. Protocolo de generación de matriz1.4. Matrix generation protocol

Cuando los cultivos de las secciones 1.1, 1.2 y 1.3 alcanzaron el 100 % de confluencia, se inició el tratamiento con un medio de enriquecimiento de matriz durante tres semanas sin subcultivar las células. Se cultivaron estirpes celulares con DMEM (Sigma-Aldrich) con FBS al 10 % (Sigma-Aldrich), penicilina/estreptomicina al 1 % (Sigma-Aldrich), ácido ascórbico 50 g/ml (Sigma Aldrich) y l-prolina 40 g/ml (Sigma Aldrich).When the cultures of sections 1.1, 1.2 and 1.3 reached 100% confluence, treatment with matrix enrichment medium was started for three weeks without subculturing the cells. Cell lines were cultured with DMEM (Sigma-Aldrich) with 10% FBS (Sigma-Aldrich), 1% penicillin/streptomycin (Sigma-Aldrich), 50 µg/mL ascorbic acid (Sigma Aldrich) and 40 µg l-proline. /ml (Sigma Aldrich).

1.5. Producción de la MECm condrogénica temprana 1.5. Early chondrogenic mECM production

En confluencia completa, las CMM se liberaron con TryPLE (Invitrogen) y se subcultivaron en placas de Petri a una densidad celular de 1x105 células/cm2. Para permitir la formación de membrana de MEC, se cultivaron en monocapa durante 1, 2, 3 o 4 semanas en medio de condrocitos complementado con dexametasona (100 nM) y TGF-P3 (10 ng/ml) a 37 °C en atmósfera humidificada con CO2 al 5 %. El medio se refrescó cada 2 o 3 días. Como control, se generó MEC a partir de condrocitos en cultivo de la misma manera, pero sin usar complementos.At complete confluence, MSCs were released with TryPLE (Invitrogen) and subcultured in Petri dishes to a cell density of 1x10 5 cells/cm 2 . To allow ECM membrane formation, they were cultured in a monolayer for 1, 2, 3, or 4 weeks in chondrocyte medium supplemented with dexamethasone (100 nM) and TGF-P3 (10 ng/mL) at 37 °C in a humidified atmosphere. with 5% CO 2 . The medium was refreshed every 2 or 3 days. As a control, MEC was generated from chondrocytes in culture in the same way, but without using supplements.

1.6. Protocolo de descelularización de matriz1.6. Matrix decellularization protocol

Al final del período de cultivo, las células se separaron de la matriz subyacente mediante la exposición a un tratamiento de descelularización, seleccionado entre una diversidad de metodologías que se han publicado anteriormente para preparar armazones de matriz extracelular derivada de cartílago cultivado (MECd-c) (Hoshiba T., et al, 2011, Biotechnol. Prog., 27, 788). At the end of the culture period, cells were detached from the underlying matrix by exposure to a decellularization treatment, selected from a variety of previously published methodologies for preparing cultured cartilage-derived extracellular matrix (CEMd-c) scaffolds. ( Hoshiba T., et al, 2011, Biotechnol. Prog., 27, 788).

Brevemente, el procedimiento químico consistió en la incubación en una solución detergente que contenía Tritón X-100 al 0,25 % e hidróxido de amonio (NH4OH) 10 mM a 37 °C durante 5 min o a 4 ° C durante la noche, seguida de tratamiento con desoxirribonucleasa I (DNasa) 50 unidades/ml y ribonucleasa (RNasa) A 50 mg/ml (Invitrogen) en Tris-HCI 10 mM (Sigma) durante 2h a 37 °C. Después de varios lavados con PBS, las placas de cultivo se examinaron mediante microscopía óptica para garantizar que se había retirado todo el material celular. Por último, el sobrenadante se retiró y la matriz que quedaba en la placa se raspó y se liofilizó.Briefly, the chemical procedure consisted of incubation in a detergent solution containing 0.25% Triton X-100 and 10 mM ammonium hydroxide (NH 4 OH) at 37 °C for 5 min or at 4 °C overnight, followed by treatment with 50 units/ml deoxyribonuclease I (DNase) and 50 mg/ml ribonuclease (RNase) A (Invitrogen) in 10 mM Tris-HCI (Sigma) for 2h at 37°C. After several washes with PBS, the culture plates were examined by light microscopy to ensure that all cellular material had been removed. Finally, the supernatant was removed and the matrix remaining on the plate was scraped and lyophilized.

1.7. Preparación de hidrogel basándose en un protocolo de solubilización basado en pepsina1.7. Hydrogel preparation based on a pepsin-based solubilization protocol

Se trituraron MECd liofilizadas hasta convertirlas en polvo, usando N2 líquido. La cantidad necesaria de polvo de MECd se digirió en solución de pepsina (1 mg/ml en HCI 0,1 M) durante 48 h. Se prepararon MECd a dos concentraciones: 3 y 6% p/v. Después de solubilizar las MECd, el pH se neutralizó con la adición gota a gota de NaOH 1 M y PBS 10X (hasta la dilución final 1X), a temperaturas bajas (por debajo de 15 °C) para evitar la gelificación de las MECd. Los pregeles resultantes de MECd se mezclaron con CMM a una concentración de 5 x 106 células/ml para estudios biológicos adicionales. Después de la gelificación a 37 °C durante 15 minutos, los hidrogeles de MECd con células incrustadas se mantuvieron en medio de crecimiento durante un tiempo específico, definido en cada experimento.Freeze-dried MECd were ground to a powder using liquid N2. The required amount of MECd powder was digested in pepsin solution (1 mg/ml in 0.1 M HCI) for 48 h. MECd were prepared at two concentrations: 3 and 6% w/v. After solubilizing the MECds, the pH was neutralized with the dropwise addition of 1 M NaOH and 10X PBS (up to 1X final dilution), at low temperatures (below 15 °C) to avoid gelation of the MECds. The resulting MECd pregels were mixed with CMM at a concentration of 5 x 10 6 cells/ml for further biological studies. After gelling at 37 °C for 15 min, the cell-embedded ECM hydrogels were maintained in growth medium for a specific time, defined in each experiment.

1.8. Protocolo de solubilización basado en urea1.8. Urea-based solubilization protocol

Las MECd liofilizadas se solubilizaron en ácido acético al 5 % (Sigma), a 4°C, y se agitaron de forma continua durante la noche. Después, se añadió un tampón de urea 3M (Sigma), agitando durante la noche a 4 °C. Después de 24 h, la solución se centrifugó a 13000 rpm durante 10 minutos y el sobrenadante se congeló a -20 °C. El sedimento se trató de nuevo durante 48 h adicionales en tampón de urea 3M, se agitó de forma continua a 4 °C, y el tampón se refrescó a las 24 h. Después, se centrifugó a 13000 rpm durante 10 minutos, y el sobrenadante se congeló a -20 °C. Los dos sobrenadantes se agruparon y se dializaron durante 72 horas a 4 °C. La solución se liofilizó por último para su almacenamiento. Las MECd liofilizadas se disolvieron a una concentración final del 1 al 10 % p/v en ácido acético al 5% con agitación durante 10min a temperatura ambiente. Para gelificar, la MECd se neutralizó con NaOH 1 M (Sigma) y se incubó a 37 °C durante 15 minutos.The lyophilized MECds were solubilized in 5% acetic acid (Sigma), at 4°C, and stirred continuously overnight. Then, 3M urea buffer (Sigma) was added, stirring overnight at 4°C. After 24 h, the solution was centrifuged at 13,000 rpm for 10 min and the supernatant was frozen at -20 °C. The pellet was treated again for an additional 48 h in 3M urea buffer, stirred continuously at 4 °C, and the buffer refreshed after 24 h. Afterwards, it was centrifuged at 13,000 rpm for 10 minutes, and the supernatant was frozen at -20 °C. The two supernatants were pooled and dialyzed for 72 hours at 4 °C. The solution was finally lyophilized for storage. The lyophilized MECds were dissolved to a final concentration of 1 to 10% w/v in 5% acetic acid with stirring for 10min at room temperature. To gel, the ECMd was neutralized with 1 M NaOH (Sigma) and incubated at 37 °C for 15 min.

1.9. Ensayos Teológicos1.9. Theological Essays

Las propiedades Teológicas de los hidrogeles de MECdm (al 3 % y al 6 % p/v) se investigaron con un reómetro de torsión (MCR301, Antón Paar, Austria) usando una geometría de placa cónica (diámetro de 20 mm y ángulo de 2o). Se realizaron ensayos de cizalla estacionaria para determinar la viscosidad de cizalla a 15 °C. Estos ensayos consistieron en cuatro etapas. En la primera, la muestra se cizalló previamente a una velocidad de cizalla constante (500s_1) durante 30 segundos. En la segunda etapa, la muestra se dejó reposar durante 30 segundos en ausencia de cizalla. En la tercera etapa, la velocidad de cizalla se aumentó logarítmicamente de 0,1 s_1 a 1000 s_1. Por último, en la cuarta etapa, la velocidad de cizalla se disminuyó de 1000s_1 a 0,1 s_1 para explorar si la muestra es tixotrópica o no.Theological properties of MECdm hydrogels (3% and 6% w/v) were investigated with a torsion rheometer (MCR301, Anton Paar, Austria) using a conical plate geometry (20 mm diameter and 2o angle). ). Steady shear tests were performed to determine shear viscosity at 15 °C. These trials consisted of four stages. In the first, the sample was previously sheared at a constant shear rate (500s_1) for 30 seconds. In the second stage, the sample was allowed to settle for 30 seconds in the absence of shear. In the third stage, the shear rate was increased logarithmically from 0.1 s_1 to 1000 s_1. Finally, in the fourth stage, the shear rate was decreased from 1000s_1 to 0.1 s_1 to explore whether the sample is thixotropic or not.

Para conocer mejor el comportamiento tixotrópico de las muestras, también se realizaron ensayos de flujo intermitente usando cambios escalonados en la velocidad de cizalla con una duración del punto de medición logarítmica de 0,01 a 10s a 15°C. El protocolo consistió en seis etapas. En la primera etapa, la muestra se cizalló previamente a una velocidad de cizalla constante (500 s_1) durante 30 s. En la segunda etapa, la muestra se dejó reposar durante 30 s en ausencia de cizalla. La tercera etapa consistió en un ensayo de arranque a 1000s'1 mientras que la cuarta etapa consistió en reducir repentinamente la velocidad de cizalla a Os-1. Las etapas tres y cuatro se repitieron en los intervalos cinco y seis por coherencia con el fin de medir los transitorios de viscosidad.To better understand the thixotropic behavior of the samples, intermittent flow tests were also performed using step changes in shear rate with a logarithmic measurement point duration of 0.01 to 10s at 15°C. The protocol consisted of six stages. In the first stage, the sample was pre-sheared at a constant shear rate (500 s_1) for 30 s. In the second stage, the sample was allowed to settle for 30 s in the absence of shear. The third stage consisted of a start-up test at 1000s'1 while the fourth stage consisted of suddenly reducing the shear rate to Os-1. Steps three and four were repeated at intervals five and six for consistency in order to measure viscosity transients.

La gelificación impulsada por calor de las muestras se investigó usando ensayos de cizalla oscilatoria de amplitud pequeña (SAOS, por sus siglas en inglés) a una amplitud de deformación del 1 % y una frecuencia de 1 Hz. El protocolo consistió en dos etapas. En la primera etapa, las muestras se equilibraron a 20 °C durante 5 min. Por último, en la segunda etapa se realizaron ensayos de SAOS mientras la temperatura aumentaba de 20 °C a 40 °C a una velocidad de 1 °C min_1.Heat-driven gelation of the samples was investigated using small amplitude oscillatory shear (SAOS) tests at a strain amplitude of 1% and a frequency of 1 Hz. The protocol consisted of two steps. In the first stage, the samples were equilibrated at 20 °C for 5 min. Finally, in the second stage, OSA tests were performed while the temperature increased from 20 °C to 40 °C at a rate of 1 °C min_1.

1.10. Viabilidad celular1.10. cell viability

Se usó el ensayo del kit Live/Dead kit (Thermo Fisher Scientific) para evaluar la viabilidad celular, siguiendo las instrucciones del fabricante. Se observaron imágenes de las muestras usando un microscopio confocal (Nikon Eclipse Ti-E) y se analizaron con el software Image J (v. 1.52i, EE. UU.). El porcentaje de células viables se obtuvo contando seis regiones de cada muestra (n = 3).The Live/Dead kit assay (Thermo Fisher Scientific) was used to assess cell viability, following the manufacturer's instructions. Images of the samples were observed using a confocal microscope (Nikon Eclipse Ti-E) and analyzed with Image J software (v. 1.52i, USA). The percentage of viable cells was obtained by counting six regions of each sample (n = 3).

1.11. Proliferación celular1.11. cell proliferation

La tasa de proliferación de las células incrustadas en hidrogeles de MECdm (n = 3) se evaluó mediante el ensayo colorimétrico de azul de alamar (aB) (Thermo Fisher Scientific) en diferentes puntos temporales, siguiendo las instrucciones del fabricante. Se normalizó con respecto al control adecuado sin células. Los datos de absorbancia se representaron como un factor de multiplicación con respecto al día 0. The proliferation rate of cells embedded in MECdm hydrogels (n = 3) was assessed by the alamar blue (aB) colorimetric assay (Thermo Fisher Scientific) at different time points, following the manufacturer's instructions. It was normalized to the appropriate control without cells. Absorbance data was plotted as a multiplication factor relative to day 0.

1.12. Análisis de expresión génica1.12. Gene expression analysis

Se aisló ARN mensajero (ARNm) total de CMM incrustadas en hidrogeles de MECdm (n = 3) en diferentes puntos temporales usando TriReagent (Sigma) y se transcribió inversamente en ADNc usando el kit Reverse Transcription System (Promega), de acuerdo con las instrucciones del fabricante. La reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa en tiempo real (qRT-PCR) se realizó usando una mezcla SYBR green master mix (Promega), siguiendo las instrucciones del fabricante. Los niveles de expresión génica para el colágeno de tipo II (COL2A1), el agrecano (ACAN), el factor 9 de transcripción de Sox (SOX-9) y el colágeno de tipo I (COL1A1) se normalizaron con respecto al gen constitutivo de la gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa (GADPH) y se mostraron como un factor de multiplicación con respecto al valor de las CMM incrustadas el día 0.Total messenger RNA (mRNA) was isolated from MSCs embedded in MECdm hydrogels (n = 3) at different time points using TriReagent (Sigma) and reverse transcribed into cDNA using the Reverse Transcription System kit (Promega), according to the instructions. manufacturer. Quantitative real-time polymerase chain reaction (qRT-PCR) was performed using SYBR green master mix (Promega), following the manufacturer's instructions. Gene expression levels for collagen type II (COL2A1), aggrecan (ACAN), Sox transcription factor 9 (SOX-9), and collagen type I (COL1A1) were normalized with respect to the gene constitutive of glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (GADPH) and were shown as a multiplication factor with respect to the value of embedded MSCs on day 0.

1.13. Histología1.13. Histology

Se fijaron hidrogeles de MECd, microgránulos, tejido cartilaginoso articular, tejido dérmico y tejido dérmico descelularizado, en paraformaldehído (PFA) al 4 %, se deshidrataron en serie, se incrustaron en parafina y se seccionaron (4 pm de espesor) con un microtomo (Leica RM2255, Leica Biosystems, EE. UU.). Las muestras se rehidrataron y se tiñeron con hematoxilina y eosina (HyE), toluidina O, tricrómico de Masson, azul alciano, rojo de alizarina/verde claro (RA/VC). Para la tinción en monocapa, las células fijadas se tiñeron directamente usando toluidina O y rojo sirio. Todas las muestras se fotografiaron usando el microscopio Leica DM 5500B en campo claro y se analizaron usando el software Image J.Hydrogels of dEMC, micropellets, articular cartilage tissue, dermal tissue, and decellularized dermal tissue were fixed in 4% paraformaldehyde (PFA), serially dehydrated, paraffin-embedded, and sectioned (4 µm thick) with a microtome ( Leica RM2255, Leica Biosystems, USA). Samples were rehydrated and stained with hematoxylin and eosin (H&E), toluidine O, Masson's trichrome, alcian blue, alizarin red/light green (RA/VC). For monolayer staining, fixed cells were directly stained using toluidine O and Syrian red. All samples were photographed using the Leica DM 5500B bright field microscope and analyzed using Image J software.

1.14. Ensayos bioquímicos cuantitativos1.14. Quantitative biochemical assays

La MECm y la MECdm liofilizadas se digirieron con papaína y se sometieron a ensayo para cuantificar los GAG y el ADN. El contenido de GAG se estimó mediante un ensayo colorimétrico con azul de dimetil metileno (DMMB). El contenido de ADN se cuantificó mediante un ensayo fluorométrico usando tinción con DAPI. Para la cuantificación del colágeno, las muestras liofilizadas se solubilizaron en primer lugar en una solución de pepsina (2 mg/ml en ácido acético 0,5 M). El contenido total de colágeno se midió mediante tinción con rojo picrosirio. El contenido de colágeno de tipo II se determinó usando un kit de ELISA disponible en el mercado Collagen type II ELISA kit (Chondrex).Lyophilized mECM and dmCEM were digested with papain and assayed for GAGs and DNA. The GAG content was estimated by a colorimetric assay with dimethyl methylene blue (DMMB). DNA content was quantified by a fluorometric assay using DAPI staining. For collagen quantification, the lyophilized samples were first solubilized in a pepsin solution (2 mg/ml in 0.5 M acetic acid). The total collagen content was measured by staining with Picrosyrian red. Type II collagen content was determined using a commercially available Collagen type II ELISA kit (Chondrex).

El contenido de GAG se estimó a través de la cuantificación de la cantidad de GAG sulfatados un ensayo colorimétrico con azul de dimetil metileno (DMMB). Con ese objetivo, las muestras se digirieron en 1 mi de solución de papaína (125 mg/ml de papaína en fosfato de sodio 0,1 M con Na2-EDTA 5 mM y cisteína-HCI 5 mM a pH 6,5) durante 16h a 60 °C. El extracto resultante se mezcló con solución de DMMB para unir los GAG. El contenido se calculó basándose en una curva patrón de sulfato de condroitina de cartílago de tiburón (Sigma) a 570 nm en un espectrofotómetro de microplacas.The GAG content was estimated by quantifying the amount of sulfated GAG in a colorimetric assay with dimethyl methylene blue (DMMB). For this purpose, the samples were digested in 1 ml of papain solution (125 mg/ml of papain in phosphate 0.1 M sodium with 5 mM Na2-EDTA and 5 mM cysteine-HCl at pH 6.5) for 16h at 60 °C. The resulting extract was mixed with DMMB solution to bind the GAGs. The content was calculated based on a standard curve of shark cartilage chondroitin sulfate (Sigma) at 570 nm in a microplate spectrophotometer.

El contenido total de colágeno se midió mediante tinción con rojo picrosirio. Para esto, se solubilizó en primer lugar mediante la incubación de la matriz con pepsina en ácido acético 0,5 M (2 mg/ml) y se tiñó con 1 mi de colorante rojo sirio durante 30 min a temperatura ambiente. Después, la tinción se disolvió usando hidróxido de sodio 0,5 N (NaOH 0,5 N) y la absorbancia se midió a 560 nm usando un lector de microplacas (Berthold technologies, EE. UU.). Se usó colágeno de tipo I (cola de rata) como patrón para los ensayos bioquímicos.The total collagen content was measured by staining with Picrosyrian red. For this, it was first solubilized by incubating the matrix with pepsin in 0.5 M acetic acid (2 mg/ml) and stained with 1 ml Syrian red dye for 30 min at room temperature. The stain was then dissolved using 0.5 N sodium hydroxide (0.5 N NaOH) and absorbance was measured at 560 nm using a microplate reader (Berthold technologies, USA). Type I collagen (rat tail) was used as a standard for biochemical assays.

El contenido de colágeno de tipo II se determinó usando un kit de ELISA disponible en el mercado Collagen type II ELISA kit (Chondrex). Para esto, las muestras se digirieron con pepsina (1 mg/ml) en ácido acético 0,5 N durante 48h a 4 °C seguido de la adición de solución de elastasa pancreática 1 mg/ml a 4°C durante 24 h. Por último, éstas se neutralizaron con base Tris 1 M. El material insoluble se retiró mediante centrifugación a 10.000rpm a TA durante 5min y el sobrenadante se recogió para el ensayo. El análisis cuantitativo se realizó de acuerdo con las instrucciones del fabricante y se midió en el espectrofotómetro de microplacas a 490 nm.Type II collagen content was determined using a commercially available Collagen type II ELISA kit (Chondrex). For this, the samples were digested with pepsin (1 mg/ml) in 0.5 N acetic acid for 48 h at 4 °C followed by the addition of 1 mg/ml pancreatic elastase solution at 4 °C for 24 h. Finally, these were neutralized with 1 M Tris base. The insoluble material was removed by centrifugation at 10,000rpm at RT for 5min and the supernatant was collected for the assay. Quantitative analysis was performed according to the manufacturer's instructions and was measured in the microplate spectrophotometer at 490 nm.

El contenido de ADN se cuantificó mediante un ensayo fluorométrico usando tinción con DAPI. Para esto, las muestras se digirieron en solución de papaína durante 16h a 60 °C. El extracto resultante se tiñó con DAPI. La intensidad de fluorescencia se midió en un espectrofotómetro de fluorescencia (longitud de onda de excitación: 360 nm, longitud de onda de emisión: 450 nm). Se usó ADN de timo de ternera para crear una curva patrón para cuantificar el ADN en las muestras.DNA content was quantified by a fluorometric assay using DAPI staining. For this, the samples were digested in papain solution for 16h at 60 °C. The resulting extract was stained with DAPI. The fluorescence intensity was measured in a fluorescence spectrophotometer (excitation wavelength: 360 nm, emission wavelength: 450 nm). Calf thymus DNA was used to create a standard curve to quantify the DNA in the samples.

1.15. Ensayo de inmunotinción1.15. immunostaining assay

Se fijaron monocapas celulares, hidrogeles de MECdm, microgránulos y tejido cartilaginoso articular con PFA al 4 % en PBS durante 20 min a TA. Para el análisis por inmunofluorescencia, se incrustaron hidrogeles de MECdm, microgránulos y tejido cartilaginoso articular en compuesto de temperatura de corte óptima (OCT, por sus siglas en inglés) y se seccionaron usando un criotomo con un espesor de 10 mm. Las secciones y monocapas se trataron con un anticuerpo primario contra el colágeno de tipo I (Santa Cruz Biotechnology, 1:100), colágeno de tipo II (Santa Cruz Biotechnology, 1:100) y agrecano (Sigma, 1:100). Después, las secciones se incubaron con anticuerpos secundarios conjugados con AlexaFluor 488 o 594 (ThermoFisher, 1:500) y se contratiñeron con DAPI. Se obtuvieron imágenes usando un microscopio Leica DM 5500B y se analizaron con el software Image J.Cell monolayers, MECdm hydrogels, micropellets, and articular cartilage tissue were fixed with 4% PFA in PBS for 20 min at RT. For immunofluorescence analysis, dmMEC hydrogels, micropellets, and articular cartilage tissue were embedded in optimal cutting temperature (OCT) compound and sectioned using a 10-mm-thick cryotome. Sections and monolayers were treated with a primary antibody against collagen type I (Santa Cruz Biotechnology, 1:100), collagen type II (Santa Cruz Biotechnology, 1:100), and aggrecan (Sigma, 1:100). The sections were then incubated with secondary antibodies. conjugated with AlexaFluor 488 or 594 (ThermoFisher, 1:500) and counterstained with DAPI. Images were obtained using a Leica DM 5500B microscope and analyzed with Image J software.

1.16. Análisis por espectrometría de masas (EM)1.16. Analysis by mass spectrometry (MS)

La caracterización completa del contenido de proteínas en MECm se realizó mediante espectroscopia de masas en tándem (CL/EM). Las muestras se resuspendieron en NH4HCO3 50 mM (pH 8,5) y se digirió una pequeña parte (1/20). Las mezclas de péptidos secadas se analizaron en un cromatógrafo de líquidos nanoAcquity (Waters) acoplado a un espectrómetro de masas LTQ-Orbitrap Velos (Thermo Scientific). Los datos se utilizaron para buscar en una versión modificada de la base de datos pública SwissProt human. La búsqueda en la base de datos se realizó con el motor de búsqueda Sequest HT usando Thermo Proteome Discover (v.1.4.1.14). Los resultados se observaron en Proteome Discoverer (v.1.4.1.14) y las listas de proteínas identificadas se exportaron como un archivo de Excel.Full characterization of protein content in mECM was performed by tandem mass spectroscopy (LC/MS). The samples were resuspended in 50 mM NH 4 HCO 3 (pH 8.5) and a small part (1/20) was digested. The dried peptide mixtures were analyzed on a nanoAcquity liquid chromatograph (Waters) coupled to an LTQ-Orbitrap Velos mass spectrometer (Thermo Scientific). The data was used to search a modified version of the public SwissProt human database. The database search was performed with the Sequest HT search engine using Thermo Proteome Discover (v.1.4.1.14). Results were viewed in Proteome Discoverer (v.1.4.1.14) and the identified protein lists were exported as an Excel file.

1.17. Análisis por microscopía electrónica de barrido (MEB)1.17. Analysis by scanning electron microscopy (SEM)

La microestructura interna del hidrogel se examinó usando MEB. Se fijó hidrogel de MECdm a diferentes concentraciones en glutaraldehído frío al 2,5 %. Después de varios lavados con PBS, las muestras se deshidrataron usando una serie graduada de etanol (30-100 %). Éstas se secaron en punto crítico en un secador de punto crítico Emscope CPD 750, se fijaron a pernos de montaje de aluminio para muestras de ensayo de MEB y se recubrieron mediante pulverizador iónico con una aleación de oro y paladio, usando un Sputter Coater 108 Auto. Se obtuvieron imágenes de las muestras usando un MEB (Quanta 400 (FEI), a un aumento de 10.000x y 40.000x.The internal microstructure of the hydrogel was examined using SEM. MECdm hydrogel was fixed at different concentrations in cold 2.5% glutaraldehyde. After several washes with PBS, the samples were dehydrated using a graduated series of ethanol (30-100%). These were critical point dried in an Emscope CPD 750 critical point dryer, fixed to aluminum mounting studs for SEM test specimens and sputter coated with a gold palladium alloy using Sputter Coater 108 Auto. . The samples were imaged using an SEM (Quanta 400 (FEI), at 10,000x and 40,000x magnification.

1.18. Experimentos in vivo 1.18. in vivo experiments

Se realizaron ensayos in vivo de acuerdo con las directrices aprobadas de la Universidad de Granada y siguiendo las normas institucionales e internacionales para el bienestar animal y el procedimiento experimental. Todos los experimentos fueron aprobados por el Comité de Ética de Investigación de la Universidad de Granada. In vivo tests were carried out according to the approved guidelines of the University of Granada and following the institutional and international standards for animal welfare and the experimental procedure. All experiments were approved by the Research Ethics Committee of the University of Granada.

La biocompatibilidad in vivo se evaluó en ratones CD1 inmunocompetentes (ICR). Se introdujeron geles acelulares en armazones de PCL (una estructura porosa de tipo cilindrico, 8 x 5 mm; tamaño de poro de 3 mm) para facilitar su localización, y se trasplantaron en el tejido subcutáneo posterior de ratones anestesiados mediante inhalación de isoflurano (n = 6). Biocompatibility in vivo was assessed in immunocompetent (ICR) CD1 mice. Acellular gels were embedded in PCL scaffolds (a cylindrical-type porous structure, 8 x 5 mm; 3 mm pore size) to facilitate localization, and transplanted into the posterior subcutaneous tissue of mice anesthetized by isoflurane inhalation (n = 6 ).

Para la evaluación in vivo de la formación de tejido y la maduración del cartílago, se inyectaron por vía subcutánea hidrogeles de MECdmc al 3 y al 6 % cargados con células (5x106 células /mi), cultivadas previamente en medio de crecimiento durante 2 semanas in vitro, en ratones inmunodeficientes NOD SCID gamma (NOD.Cg-Prkdcscid H2rgtm1Wjl/SzJ, NSG) (n = 8) siguiendo la misma metodología que en el experimento con ratones CD1. Como control positivo (n = 6) los presentes inventores usaron CMM prediferenciadas hacia el linaje condrogénico en sistema de microgránulos durante 2 semanas in vitro. Para esto, se centrifugaron 3*105 CMM (1500 rpm, 5 min) en un tubo cónico de 15ml y se incubaron con las tapas sueltas a 37°C y CO2 al 5 %. El medio condrogénico se cambió cada dos días durante 2 semanas y los tubos se agitaron suavemente para evitar la adherencia del sedimento a las paredes de plástico. Los animales se mantuvieron en un sistema de jaulas microventiladas con comida y agua a demanda. Los ratones se manipularon en un flujo de aire laminar para mantener las condiciones de esterilidad. Dos y cuatro semanas después, los ratones se sacrificaron a través de una inyección de sobredosis de anestésicos y se extirparon los hidrogeles para su posterior análisis histológico y de inmunofluorescencia.For in vivo assessment of tissue formation and cartilage maturation, cell-loaded 3 and 6% MECdmc hydrogels (5x106 cells/ml), previously cultured in growth medium for 2 weeks in vivo, were injected subcutaneously. vitro, in immunodeficient NOD SCID gamma (NOD.Cg-Prkdcscid H2rgtm1Wjl/SzJ, NSG) mice (n = 8) following the same methodology as in the experiment with CD1 mice. As a positive control (n=6) the present inventors used MSCs pre-differentiated towards the chondrogenic lineage in microbead system for 2 weeks in vitro. For this, 3*105 CMM were centrifuged (1500 rpm, 5 min) in a 15ml conical tube and incubated with loose caps at 37°C and 5% CO 2 . The chondrogenic medium was changed every other day for 2 weeks and the tubes were gently shaken to prevent adherence of the pellet to the plastic walls. The animals were kept in a micro-ventilated cage system with food and water on demand. Mice were handled in laminar airflow to maintain sterile conditions. Two and four weeks later, the mice were sacrificed via an overdose injection of anesthetics and the hydrogels were excised for subsequent histological and immunofluorescence analysis.

1.19. Análisis estadístico1.19. Statistic analysis

Todos los datos del gráfico representan la media /- DT de al menos tres experimentos. Para determinar las diferencias entre las condiciones, se usó el ensayo T de Student de dos colas para el análisis de la bioquímica cuantitativa para determinar las diferencias entre las condiciones y el ensayo ANOVA de dos vías para el análisis de la expresión génica usando el software GraphPad Prism 8.3.0. Los supuestos de homocedasticidad y normalidad de los datos se sometieron a ensayo y se garantizaron mediante el uso de conjuntos de datos transformados [log(valor de la variable dependiente 1)] cuando fue necesario. Los valores de P < 0,001 (***), < 0,01 (**) y < 0,05 (*) se consideraron estadísticamente significativos en todos los casos.All data in the graph represent the mean/- SD of at least three experiments. To determine differences between conditions, Student's two-tailed T-test was used for quantitative biochemistry analysis to determine differences between conditions and two-way ANOVA for gene expression analysis using GraphPad software. Prism 8.3.0. Assumptions of homoscedasticity and normality of the data were tested and ensured by using transformed data sets [log(value of dependent variable 1)] when necessary. P values <0.001 (***), <0.01 (**) and <0.05 (*) were considered statistically significant in all cases.

1.20. Formulaciones de biotintas1.20. Bioink formulations

Se realizaron diferentes formulaciones de biotintas para analizar sus propiedades. Las combinaciones estudiadas se muestran en la tabla a continuación (Tabla 2). Different formulations of bioinks were made to analyze their properties. The combinations studied are shown in the table below (Table 2).

MECd al Alginato Gelatina de piel porcina Fibrinógeno de plasma bovino MECd to Alginate Gelatin from porcine skin Fibrinogen from bovine plasma

3 % (Sigma) al (Sigma) al 10 % (Sigma) al 1 %3% (Sigma) to 10% (Sigma) to 1% (Sigma)

2,5 %2.5%

Metacriloílo de gelatina Fibrinógeno de plasma bovino (Sigma) al 10 % (Sigma) al 1 %Gelatin Methacryloyl Bovine Plasma Fibrinogen (Sigma) 10% (Sigma) 1%

Hialuronato de sodio APM Gelatina de piel porcinaSodium Hyaluronate APM Pig Skin Gelatin

intraarticular (Bioibérica) al (Sigma) al 10 %intra-articular (Bioiberica) at (Sigma) at 10%

1 % 1 %

Hialuronato de sodio APM Metacriloílo de gelatinaSodium Hyaluronate APM Gelatin Methacryloyl

intraarticular (Bioibérica) al (Sigma) al 10 %intra-articular (Bioiberica) at (Sigma) at 10%

1 %1 %

Gelatina de piel porcina Plasma humano rico en (Sigma) al 10 % plaquetas al 1 % Tabla 2. Diferentes formulaciones de biotintasPig skin gelatin 10% human platelet-rich plasma (Sigma) 1% Table 2. Different bioink formulations

La adición novedosa de MECd en la formulación de biotinta proporciona la compleja composición del tejido nativo.The novel addition of MECd in the bioink formulation provides the complex composition of native tissue.

El alginato es un polisacárido aniónico que proporciona viscosidad a la formulación y también adquiere propiedades adhesivas y de sellado con una mínima reacción de cuerpo extraño sobre superficies húmedas. Se gelificó usando CICa2100 mM -1 M.Alginate is an anionic polysaccharide that provides viscosity to the formulation and also acquires adhesive and sealing properties with minimal foreign body reaction on wet surfaces. Gelled using 100 mM -1 M CICa 2.

La gelatina de piel porcina es una mezcla de proteínas hidrosolubles y biocompatibles presentes en el colágeno y es un compuesto habitual en el recubrimiento de cultivos celulares para mejorar la adhesión celular y en la ingeniería de tejidos para la generación de armazones. Otra opción es el uso de metacrilato de gelatina, común en la formación de hidrogeles reticulados para la ingeniería de tejidos y la impresión 3D para la morfogénesis de diferentes tipos celulares.Porcine skin gelatin is a mixture of water-soluble and biocompatible proteins present in collagen and is a common compound in coating cell cultures to improve cell adhesion and in tissue engineering for scaffolding. Another option is the use of gelatin methacrylate, common in the formation of cross-linked hydrogels for tissue engineering and 3D printing for the morphogenesis of different cell types.

Además, el fibrinógeno es una proteína de coagulación cuya combinación con trombina al 0,9 % produce fibrina, una proteína insoluble capaz de formar redes tridimensionales, lo que lo convierte en un material adecuado como parte estructural de la biotinta final. Como alternativa al fibrinógeno, se ha estudiado el uso de Hialuronato de Sodio de APM Intraarticular, un polisacárido producido principalmente por células mesenquimales que estimula la producción de colágeno, o Plasma Rico en Plaquetas (PRP), células implicadas en la coagulación ricas en factores de crecimiento que promueven la migración y la división celulares y estimulan la reparación en tejidos dañados. In addition, fibrinogen is a coagulation protein whose combination with 0.9% thrombin produces fibrin, an insoluble protein capable of forming three-dimensional networks, making it a suitable material as a structural part of the final bioink. As an alternative to fibrinogen, the use of Intra-articular APM Sodium Hyaluronate has been studied, a polysaccharide produced mainly by mesenchymal cells that stimulates the production of collagen, or Platelet Rich Plasma (PRP), cells involved in coagulation rich in growth factors. growth cells that promote cell migration and division and stimulate repair in damaged tissues.

Todos estos compuestos se habían diluido anteriormente en PBS 1X. Por último, para obtener la biotinta final, todos los compuestos se mezclaron homogéneamente con agitación a 37 °C.All these compounds had been previously diluted in PBS 1X. Finally, to obtain the final bioink, all the compounds were mixed homogeneously with stirring at 37 °C.

2. RESULTADOS2. RESULTS

2.1. Producción y caracterización de MECm2.1. Production and characterization of mECM

Se caracterizaron CMM aisladas de lipoaspirado de pacientes siguiendo los criterios establecidos de la Sociedad Internacional para Terapia Celular (ISCT, por sus siglas en inglés) para definir células estromales mesenquimales multipotentes (Figura 1).MSC isolated from lipoaspirates from patients were characterized following the established criteria of the International Society for Cellular Therapy (ISCT) to define multipotent mesenchymal stromal cells (Figure 1).

En un intento de producir un hidrogel que recrease mejor el ambiente durante la condrogénesis, se sintetizó una matriz condrogénica temprana a partir de CMM. Para esto, se cultivaron CMM en monocapa y en medio condrogénico durante diferentes puntos temporales (1, 2, 3 y 4 semanas). Se realizó la cuantificación de los principales componentes del cartílago articular, tales como el colágeno de tipo II y los GAG sulfatados, para investigar las diferentes etapas de la condrogénesis. Después de 1 semana en cultivo, el contenido de GAG por pg de ADN de las CMM cultivadas en el medio condrogénico estaba al mismo nivel que el cultivado en el medio de crecimiento (Figura 2A). No obstante, la relación GAG/ADN aumentó significativamente con el aumento del tiempo de cultivo celular. Se observó una situación similar para el colágeno II, cuyos niveles se apreciaron dos semanas después del cultivo de CMM en condiciones condrogénicas y aumentaron notablemente a lo largo del tiempo, más específicamente durante la última semana (Figura 2B). A la vista de estos resultados, puesto que la formación de la matriz condrogénica comenzó después de dos semanas en cultivo y este tiempo fue suficiente para inducir la deposición inicial de componentes condrogénicos, que caracteriza las etapas tempranas de la condrogénesis, se usó esta vez para los ensayos posteriores.In an attempt to produce a hydrogel that better recreates the environment during chondrogenesis, an early chondrogenic matrix was synthesized from CMM. For this, CMM were cultured in monolayer and in chondrogenic medium during different time points (1, 2, 3 and 4 weeks). Quantification of the main components of articular cartilage, such as type II collagen and sulfated GAGs, was performed to investigate the different stages of chondrogenesis. After 1 week in culture, the GAG content per pg DNA of MSCs grown in the chondrogenic medium was at the same level as that grown in the growth medium (Figure 2A). However, the GAG/DNA ratio increased significantly with increasing cell culture time. A similar situation was observed for collagen II, whose levels were seen two weeks after MSC culture under chondrogenic conditions and increased markedly over time, more specifically during the last week (Figure 2B). In view of these results, since the formation of the chondrogenic matrix began after two weeks in culture and this time was sufficient to induce the initial deposition of chondrogenic components, which characterizes the early stages of chondrogenesis, this time was used to subsequent trials.

Después, la producción de la matriz condrogénica temprana se confirmó comparando la MECm de dos semanas y la matriz condrogénica madura derivada de condrocitos (MECc) en cultivo durante dos semanas. La histología y la tinción de inmunofluorescencia revelaron la presencia y la distribución diferenciales de los principales componentes de la MEC. La Figura 2C muestra que ambas MEC expresaban niveles similares de colágeno y GAG, aunque en la MEC derivada de condrocitos había una expresión significativamente mayor de componentes específicos de cartílago maduro, tales como colágeno II y agrecano. Estas observaciones estaban de acuerdo con los resultados de los ensayos cuantitativos de dichos componentes, revelando que las matrices eran ricas en colágeno (430 pg/mg para MECc y 760 pg/mg para MECm), siendo el 70 % de este contenido colágeno II en matriz de condrocitos, a diferencia de MECm que era solo del 2,45 % (Figura D). A su vez, el contenido de GAG expresó valores de aproximadamente 60 pg/mg en MECc y 47 pg/mg en MECm (Figura 2 D, E).The production of early chondrogenic matrix was then confirmed by comparing two-week mECM and chondrocyte-derived mature chondrogenic matrix (cECM) in culture for two weeks. Histology and immunofluorescence staining revealed the differential presence and distribution of the major ECM components. Figure 2C shows that both ECM expressed similar levels of collagen and GAG, although chondrocyte-derived ECM had significantly higher expression of specific components of mature cartilage, such as collagen II and aggrecan. These observations were in agreement with the results of quantitative tests of said components, revealing that the matrices were rich in collagen (430 pg/mg for MECc and 760 pg/mg for MECm), with 70% of this collagen II content in chondrocyte matrix, unlike MECm which was only 2 .45% (Figure D). In turn, the GAG content expressed values of approximately 60 pg/mg in MECc and 47 pg/mg in MECm (Figure 2 D, E).

Con el fin de obtener más detalles sobre los componentes de MECm los presentes inventores realizaron una caracterización por espectrometría de masas (Tabla 3). Los resultados revelaron la presencia de una matriz proteínica compleja, identificando 100 proteínas que incluían matrisoma núcleo y proteínas asociadas a matrisoma. El matrisoma núcleo, que consiste en proteínas estructurales que confieren propiedades mecánicas y adhesión celular a la MEC, era el componente principal. Éste era rico en colágenos, glicoproteínas y proteoglicanos. Se identificó una gran diversidad de colágenos, la mayoría de ellos constituyentes de MEC cartilaginosa. Había algunos miembros de la familia fibrilar (colágeno de tipo I, III y V), colágenos asociados a fibrillas con hélices triples interrumpidas (FACIT) (colágenos de tipo XII, XIV y XIV) y colágenos formadores de redes (colágeno de tipo IV y VIII). También había presentes otros subtipos de colágeno tales como el colágeno de tipo VI, que es el colágeno primario ubicado en la matriz pericelular del cartílago. Entre las glicoproteínas, se encontraron algunos marcadores de matriz de CMM similares a Emilina-1, pero también proteínas estructurales típicas de la matriz del cartílago tales como proteína de matriz oligomérica de cartílago (COMP), tenascina-C, lumicano (LUM), proteína núcleo 2 de proteoglicano de sulfato de condroitina (CSPG2 o versicano), prolargina (PRELP) y proteína inducida por factor de crecimiento transformante beta, aunque la más detectada fue la fibronectina. El biglicano, la decorina y la proteína de núcleo de versicano, que también son muy comunes en el cartílago, fueron los principales proteoglicanos en la presente MECm. En menor abundancia se identificaron otras proteínas afiliadas, incluyendo reguladoras, por ejemplo, metaloproteinasas de matriz (MMP) y sus inhibidores (TIMP), proteínas asociadas a MEC (es decir, anexinas y galectinas) y ligandos de señalización (Tabla 3). In order to obtain more details about the mECM components the present inventors performed a characterization by mass spectrometry (Table 3). The results revealed the presence of a complex protein matrix, identifying 100 proteins that included matrisome core and matrisome-associated proteins. The core matrisome, consisting of structural proteins that confer mechanical properties and cell adhesion to the ECM, was the major component. This was rich in collagens, glycoproteins and proteoglycans. A great diversity of collagens was identified, most of them constituents of cartilaginous ECM. There were some members of the fibrillar family (type I, III, and V collagen), fibril-associated collagens with interrupted triple helices (FACIT) (type XII, XIV, and XIV collagens), and network-forming collagens (type IV and XIV collagen). VIII). Other collagen subtypes such as type VI collagen, which is the primary collagen located in the pericellular matrix of cartilage, were also present. Among the glycoproteins, some Emilin-1-like MSC matrix markers were found, but also typical cartilage matrix structural proteins such as cartilage oligomeric matrix protein (COMP), tenascin-C, lumican (LUM), protein core 2 of chondroitin sulfate proteoglycan (CSPG2 or versican), prolargine (PRELP) and protein induced by transforming growth factor beta, although the most detected was fibronectin. Biglycan, decorin and versican core protein, which are also very common in cartilage, were the main proteoglycans in the present mECM. Other affiliated proteins were identified in less abundance, including regulatory ones, for example, matrix metalloproteinases (MMPs) and their inhibitors (TIMPs), ECM-associated proteins (ie, annexins and galectins), and signaling ligands (Table 3).

Figure imgf000037_0001
Figure imgf000037_0001

Colágenoscollagens

Cadena de colágeno alfa-1 (I) NO = HomoCollagen chain alpha-1 (I) NO = Homo

P02452 27,13 16,05 16 sapiens NG = COL1A1 EP=1VS = 5P02452 27.13 16.05 16 sapiens NG = COL1A1 EP=1VS = 5

Cadena de colágeno alfa-2 (I) NO = HomoCollagen chain alpha-2 (I) NO = Homo

P08123 42,96 24,01 22 sapiens NG = COL1A2 EP=1VS = 7P08123 42.96 24.01 22 sapiens NG = COL1A2 EP=1VS = 7

Cadena de colágeno alfa-1 (IV) NO = HomoCollagen chain alpha-1 (IV) NO = Homo

P02462 140 3 4 sapiens NG = COL4A1 EP=1VS = 3P02462 140 3 4 sapiens NG = COL4A1 EP=1VS = 3

Cadena de colágeno alfa-2 (IV) NO = HomoCollagen chain alpha-2 (IV) NO = Homo

P08572 370 7 7 sapiens NG = COL4A2 EP=1VS = 4P08572 370 7 7 sapiens NG = COL4A2 EP=1VS = 4

Cadena de colágeno alfa-3 (VI) NO = HomoCollagen chain alpha-3 (VI) NO = Homo

P12111 32978 60 147 sapiens NG = COL6A3 EP=1VS = 5P12111 32978 60 147 sapiens NG = COL6A3 EP=1VS = 5

Cadena de colágeno alfa-1 (III) NO = HomoCollagen chain alpha-1 (III) NO = Homo

P02461 20,18 10,64 11 sapiens NG = COL3A1 EP=1VS = 4P02461 20.18 10.64 11 sapiens NG = COL3A1 EP=1VS = 4

Cadena de colágeno alfa-2 (V) NO = HomoCollagen chain alpha-2 (V) NO = Homo

P05997 486 8 8 sapiens NG = COL5A2 EP=1VS = 3P05997 486 8 8 sapiens NG = COL5A2 EP=1VS = 3

Cadena de colágeno alfa-1 (V) NO = HomoCollagen chain alpha-1 (V) NO = Homo

P20908 2543 15 18 sapiens NG = COL5A1 EP=1VS = 3P20908 2543 15 18 sapiens NG = COL5A1 EP=1VS = 3

Cadena de colágeno alfa-1 (VI) NO = HomoCollagen chain alpha-1 (VI) NO = Homo

sapiens IO = 9606 NG = COL6A1 EP=1VS = P12109 91,69 22,47 16sapiens IO = 9606 NG = COL6A1 EP=1VS = P12109 91.69 22.47 16

33

Cadena de colágeno alfa-2 (VI) NO = HomoCollagen chain alpha-2 (VI) NO = Homo

sapiens IO = 9606 NG = COL6A2 EP=1VS = P12110 60,68 18,94 14sapiens IO = 9606 NG = COL6A2 EP=1VS = P12110 60.68 18.94 14

44

Cadena de colágeno alfa-1 (VIII) NO = HomoCollagen chain alpha-1 (VIII) NO = Homo

P27658 64 6 3 sapiens NG = COL8A1 EP=1VS = 2P27658 64 6 3 sapiens NG = COL8A1 EP=1VS = 2

Cadena de colágeno alfa-1 (XII) NO = HomoCollagen chain alpha-1 (XII) NO = Homo

sapiens IO = 9606 NG = COL12A1 EP=1VS = Q99715 99,89 18,77 44sapiens IO = 9606 NG = COL12A1 EP=1VS = Q99715 99.89 18.77 44

22

Cadena de colágeno alfa-1 (Vil) NO = HomoCollagen chain alpha-1 (Vil) NO = Homo

Q02388 51 1 1 sapiens NG = COL7A1 EP=1VS = 2Q02388 51 1 1 sapiens NG = COL7A1 EP=1VS = 2

Cadena de colágeno alfa-2 (VIII) NO = HomoCollagen chain alpha-2 (VIII) NO = Homo

P25067 16 7 2 sapiens NG = COL8A2 EP=1VS = 2P25067 16 7 2 sapiens NG = COL8A2 EP=1VS = 2

Cadena de colágeno alfa-1 (XI) NO = HomoCollagen chain alpha-1 (XI) NO = Homo

P12107 360 8 11 sapiens NG = C0L11A1 EP = 1VS = 4 P12107 360 8 11 sapiens NG = C0L11A1 EP = 1VS = 4

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Figure imgf000038_0001

Cadena de colágeno alfa-1 (XIV) NO = HomoCollagen chain alpha-1 (XIV) NO = Homo

Q05707 2340 42 50 sapiens NG = COL14A1 EP = 1VS = 3Q05707 2340 42 50 sapiens NG = COL14A1 EP = 1VS = 3

Cadena de colágeno alfa-1 (XVI) NO = HomoCollagen chain alpha-1 (XVI) NO = Homo

Q07092 58 2 2 sapiens NG = COL16A1 EP = 1VS = 2Q07092 58 2 2 sapiens NG = COL16A1 EP = 1VS = 2

Cadena de colágeno alfa-1 (XXI) NO = HomoCollagen chain alpha-1 (XXI) NO = Homo

Q96P44 93 7 5 sapiens NG = COL21A1 EP = 2VS = 1Q96P44 93 7 5 sapiens NG = COL21A1 EP = 2VS = 1

Glicoproteínasglycoproteins

Fibulina-1 NO = Homo sapiens NG = FBLN1Fibulin-1 NO = Homo sapiens NG = FBLN1

P23142 959 25 13 EP = 1VS = 4P23142 959 25 13 PE = 1VS = 4

Fibulina-2 NO = Homo sapiens NG = FBLN2Fibulin-2 NO = Homo sapiens NG = FBLN2

P98095 1468 29 25 EP = 1VS = 2P98095 1468 29 25 EP = 1VS = 2

Filamina-A NO = Homo sapiens IO = 9606 NGPhilamine-A NO = Homo sapiens IO = 9606 NG

P21333 54,43 15,00 28 = FLNA EP = 1VS = 4P21333 54.43 15.00 28 = FLNA EP = 1VS = 4

EMILINA-1 NO = Homo sapiens IO = 9606 NGEMILINA-1 NO = Homo sapiens IO = 9606 NG

Q9Y6C2 32,00 12,80 9 = EMILIN1 EP=1VS = 3Q9Y6C2 32.00 12.80 9 = EMILIN1 EP=1VS = 3

EMILINA-2 NO = Homo sapiens NG =EMILINA-2 NO = Homo sapiens NG =

Q9BXX0 316 15 10 EMILINA2 EP = 1VS = 3Q9BXX0 316 15 10 EMILINA2 EP = 1VS = 3

Fibronectina NO = Homo sapiens IO = 9606Fibronectin NO = Homo sapiens IO = 9606

P02751 294,06 44,17 65 NG = FN1EP=1VS = 4P02751 294.06 44.17 65 NG = FN1EP=1VS = 4

Fibromodulina NO = Homo sapiens NG =Fibromodulin NO = Homo sapiens NG =

Q06828 231 21 5 FMOD EP = 1VS = 2Q06828 231 21 5 FMOD EP = 1VS = 2

Proteína de matriz oligomérica de cartílago NOCartilage oligomeric matrix protein NO

P49747 1060 29 15 = Homo sapiens NG = COMP EP=1VS = 2P49747 1060 29 15 = Homo sapiens NG = COMP EP=1VS = 2

Proteína 1 de capa intermedia de cartílago NOCartilage intermediate layer protein 1 NO

075339 893 27 28 = Homo sapiens NG = CILP EP = 1VS = 4075339 893 27 28 = Homo sapiens NG = CILP EP = 1VS = 4

Proteína 2 de capa intermedia de cartílago NOCartilage intermediate layer protein 2 NO

Q8IUL8 0 1 1 = Homo sapiens NG = CILP2 EP = 2VS = 2Q8IUL8 0 1 1 = Homo sapiens NG = CILP2 EP = 2VS = 2

Proteína 1 similar a quitinasa-3 NO = HomoChitinase-3-like protein 1 NO = Homo

P36222 88 21 7 sapiens NG = CHI3L1 EP=1VS = 2P36222 88 21 7 sapiens NG = CHI3L1 EP=1VS = 2

Periostina NO = Homo sapiens NG = POSTNPeriostin NO = Homo sapiens NG = POSTN

Q15063 7739 66 48 EP = 1VS = 2Q15063 7739 66 48 EP = 1VS = 2

Trombospondina-1 NO = Homo sapiens NG =Thrombospondin-1 NO = Homo sapiens NG =

P07996 26485 60 64 THBS1 EP = 1 VS = 2P07996 26485 60 64 THBS1 EP = 1 VS = 2

Trombospondina-2 NO = Homo sapiens NG =Thrombospondin-2 NO = Homo sapiens NG =

P35442 3219 28 25

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P35442 3219 28 25
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Tenascina NO = Homo sapiens IO = 9606 NGTenascin NO = Homo sapiens IO = 9606 NG

P24821 96,80 26,90 40 = TNC EP = 1VS = 3P24821 96.80 26.90 40 = TNC EP = 1VS = 3

Subunidad beta-2 de laminina NO = HomoLaminin beta-2 subunit NO = Homo

P55268 159 5 5 sapiens NG = LAMB2 EP=1VS = 2P55268 159 5 5 sapiens NG = LAMB2 EP=1VS = 2

Subunidad alfa-4 de laminina NO = HomoLaminin alpha-4 subunit NO = Homo

Q16363 0 0 1 sapiens NG = LAMA4 EP=1VS = 4Q16363 0 0 1 sapiens NG = LAMA4 EP=1VS = 4

Subunidad gamma-1 de laminina NO = HomoLaminin gamma-1 subunit NO = Homo

P11047 128 2 3 sapiens NG = LAMC1 EP=1VS = 3P11047 128 2 3 sapiens NG = LAMC1 EP=1VS = 3

SPARC NO = Homo sapiens NG = SPARC EPSPARC NO = Homo sapiens NG = SPARC EP

P09486 155 17 4 = 1 V S = 1P09486 155 17 4 = 1 VS = 1

Proteína 1 de matriz extracelular similar aExtracellular matrix protein 1 similar to

fibulina que contiene EGF NO = Homo sapiens Q12805 138 15 5 NG = EFEMP1 EP = 1VS = 2fibulin containing EGF NO = Homo sapiens Q12805 138 15 5 NG = EFEMP1 EP = 1VS = 2

Proteína 2 de matriz extracelular similar aA-like extracellular matrix protein 2

fibulina que contiene EGF NO = Homo sapiens 095967 120 12 4 NG = EFEMP2 EP = 1VS = 3fibulin containing EGF NO = Homo sapiens 095967 120 12 4 NG = EFEMP2 EP = 1VS = 3

Vitronectina NO = Homo sapiens NG = VTN EPVitronectin NO = Homo sapiens NG = VTN EP

P04004 94 3 1 = 1 V S = 1P04004 94 3 1 = 1 V S = 1

Lactadherina NO = Homo sapiens NG =Lactadherin NO = Homo sapiens NG =

Q08431 28 6 2 MFGE8 EP = 1VS = 2Q08431 28 6 2 MFGE8 EP = 1VS = 2

Podocano NO = Homo sapiens NG = PODN EPPodocano NO = Homo sapiens NG = PODN EP

Q7Z5L7 0 2 1 = 1 V S = 2Q7Z5L7 0 2 1 = 1 V S = 2

Proteína 3 similar a olfactomedina NO = HomoOlfactomedin-like protein 3 NO = Homo

Q9NRN5 26 2 1 sapiens NG = OLFML3 EP = 2VS = 1Q9NRN5 26 2 1 sapiens NG = OLFML3 EP = 2VS = 1

Miembro 2 de la familia 1D de secretoglobinaSecretoglobin 1D family member 2

NO = Homo sapiens NG = SCGB1D2 EP = 2 095969 22 10 1NO = Homo sapiens NG = SCGB1D2 EP = 2 095969 22 10 1

VS = 1VS = 1

Semaforina-3C NO = Homo sapiens NG =Semaphorin-3C NO = Homo sapiens NG =

Q99985 0 1 1 SEMA3C EP = 2VS = 2Q99985 0 1 1 SEMA3C EP = 2VS = 2

Tiroglobulina NO = Homo sapiens NG = TG EPThyroglobulin NO = Homo sapiens NG = TG EP

P01266 0 1 1 = 1 V S = 5P01266 0 1 1 = 1 V S = 5

Proteoglicanosproteoglycans

Proteína de núcleo de proteoglicano de sulfatoSulfate proteoglycan core protein

de heparano específica de membrana basal P98160 64,80 10,18 34 NO = Homo sapiens NG = HSPG2 EP = 1VS = basement membrane specific heparan P98160 64.80 10.18 34 NO = Homo sapiens NG = HSPG2 EP = 1VS =

Figure imgf000040_0001
Figure imgf000040_0001

44

Biglicano NO = Homo sapiens 10 = 9606 NG =Biglican NO = Homo sapiens 10 = 9606 NG =

P21810 19,54 28,26 8 BGN EP=1VS = 2P21810 19.54 28.26 8 BGN EP=1VS = 2

Proteína de núcleo de versicano NO = HomoVersican core protein NO = Homo

P13611 12,67 1,77 5 sapiens IO = 9606 NG = VCAN EP = 1VS = 3P13611 12.67 1.77 5 sapiens IO = 9606 NG = VCAN EP = 1VS = 3

Decorina NO = Homo sapiens NG = DON EP =Decorina NO = Homo sapiens NG = DON EP =

P07585 804 31 8 1VS = 1P07585 804 31 8 1VS = 1

Lumicano NO = Homo sapiens NG = LUM EP =Lumicano NO = Homo sapiens NG = LUM EP =

P51884 533 35 9 1VS = 2P51884 533 35 9 1VS = 2

Mimecano NO = Homo sapiens NG = ONG EPMimecano NO = Homo sapiens NG = NGO EP

P20774 102 17 4 = 1 V S = 1P20774 102 17 4 = 1 VS = 1

Reguladoresregulators

Metaloproteinasa de matriz-14 NO = HomoMatrix metalloproteinase-14 NO = Homo

P50281 119 13 6 sapiens NG = MMP14 EP = 1VS = 3P50281 119 13 6 sapiens NG = MMP14 EP = 1VS = 3

Una desintegrina y metaloproteinasa conA disintegrin and metalloproteinase with

motivos de trombosponina 4 NO = Homo 075173 95 4 2 sapiens NG = ADAMTS4 EP=1VS = 3thrombosponin motifs 4 NO = Homo 075173 95 4 2 sapiens NG = ADAMTS4 EP=1VS = 3

Una desintegrina y metaloproteinasa conA disintegrin and metalloproteinase with

motivos de trombosponina 3 NO = Homo 015072 41 2 1 sapiens NG = ADAMTS3 EP = 2VS = 4thrombosponin motifs 3 NO = Homo 015072 41 2 1 sapiens NG = ADAMTS3 EP = 2VS = 4

Una desintegrina y metaloproteinasa conA disintegrin and metalloproteinase with

motivos de trombosponina 2 NO = Homo 095450 34 3 3 sapiens NG = ADAMTS2 EP = 2VS = 2thrombosponin motifs 2 NO = Homo 095450 34 3 3 sapiens NG = ADAMTS2 EP = 2VS = 2

Inhibidor 1 de metaloproteinasa NO = HomoMetalloproteinase inhibitor 1 NO = Homo

P01033 30 8 1 sapiens NG = TIMP1 EP = 1VS=1P01033 30 8 1 sapiens NG = TIMP1 EP = 1VS=1

Inhibidor 3 de metaloproteinasa NO = HomoMetalloproteinase Inhibitor 3 NO = Homo

P35625 55 5 1 sapiens NG = TIMP3 EP = 1VS = 2P35625 55 5 1 sapiens NG = TIMP3 EP = 1VS = 2

Colagenasa de tipo IV de 72 kDa NO = HomoCollagenase type IV 72 kDa NO = Homo

P08253 271 22 10 sapiens NG = MMP2 EP = 1VS = 2P08253 271 22 10 sapiens NG = MMP2 EP = 1VS = 2

Colagenasa intersticial NO = Homo sapiens NGInterstitial collagenase NO = Homo sapiens NG

P03956 48 3 1 = MMP1 EP = 1VS = 3P03956 48 3 1 = MMP1 EP = 1VS = 3

Proteína 5 asociada a remodelación de laProtein 5 associated with cell remodeling

matriz NO = Homo sapiens NG = MXRA5 EP = Q9NR99 1,90 0,35 1matrix NO = Homo sapiens NG = MXRA5 EP = Q9NR99 1.90 0.35 1

2VS = 32VS = 3

Proteína 7 asociada a remodelación de la P84157 1,82 5,39 1

Figure imgf000041_0001
Protein 7 associated with remodeling of P84157 1.82 5.39 1
Figure imgf000041_0001

matriz NO = Homo sapiens NG = MXRA7 EP =matrix NO = Homo sapiens NG = MXRA7 EP =

1VS = 11VS = 1

Proteína de unión a hialuronano e inductora deHyaluronan-binding protein and inducer of

migración celular NO = Homo sapiens NG = Q8WUJ3 74 4 4 cell migration NO = Homo sapiens NG = Q8WUJ3 74 4 4

CEMIPEP = 1 VS = 2CEMIPEP = 1 VS = 2

Proteína 14-3-3 épsilon NO = Homo sapiensProtein 14-3-3 epsilon NO = Homo sapiens

P62258 28,79 66,67 16 NG = YWHAE EP=1VS = 1P62258 28.79 66.67 16 NG = YWHAE EP=1VS = 1

Proteína 14-3-3 zeta/delta NO = Homo sapiens14-3-3 zeta/delta protein NO = Homo sapiens

P63104 21,58 57,96 12 NG = YWHAZ EP= 1 VS= 1P63104 21.58 57.96 12 NG = YWHAZ EP= 1 VS= 1

Proteína 14-3-3 beta/alfa NO = Homo sapiensProtein 14-3-3 beta/alpha NO = Homo sapiens

P31946 13,40 60,16 8 NG = YWHAB EP=1VS = 3P31946 13.40 60.16 8 NG = YWHAB EP=1VS = 3

Proteína 14-3-3 theta NO = Homo sapiens NGProtein 14-3-3 theta NO = Homo sapiens NG

P27348 12,00 45,71 6 = YWHAQ EP = 1VS=1P27348 12.00 45.71 6 = YWHAQ EP = 1VS=1

Proteína 14-3-3 gamma NO = Homo sapiensProtein 14-3-3 gamma NO = Homo sapiens

P61981 9,92 49,80 5 NG = YWHAG EP=1VS = 2P61981 9.92 49.80 5 NG = YWHAG EP=1VS = 2

Proteína 14-3-3 eta NO = Homo sapiens NG =Protein 14-3-3 eta NO = Homo sapiens NG =

Q04917 8,97 39,02 5 YWHAH EP = 1VS = 4Q04917 8.97 39.02 5 YWHAH EP = 1VS = 4

Proteína 1 que contiene repetición de tripleProtein 1 containing triple repeat

hélice de colágeno NO = Homo sapiens NG = Q96CG8 36 3 1 collagen helix NO = Homo sapiens NG = Q96CG8 36 3 1

CTHRC1 EP= 1 VS= 1CTHRC1 EP= 1 VS= 1

Dermcidina NO = Homo sapiens NG = DCD EPDermcidin NO = Homo sapiens NG = DCD EP

P81605 3,33 20,00 2 = 1 V S = 2P81605 3.33 20.00 2 = 1 V S = 2

Serina proteasa HTRA1 NO = Homo sapiensSerine protease HTRA1 NO = Homo sapiens

Q92743 8,57 18,75 5 NG = HTRA1 EP= 1 VS= 1Q92743 8.57 18.75 5 NG = HTRA1 EP= 1 VS= 1

Proteínas afiliadas a la MECECM affiliated proteins

Proteína 1 de unión al factor de crecimientoGrowth factor binding protein 1

transformador latente beta NO = Homo sapiens Q14766 269 7 8 beta latent transformer NO = Homo sapiens Q14766 269 7 8

NG = LTBP1 EP = 1VS = 4NG = LTBP1 EP = 1VS = 4

Prolargina NO = Homo sapiens NG = PRELPProlargine NO = Homo sapiens NG = PRELP

P51888 204 23 7 EP = 1VS = 1P51888 204 23 7 EP = 1VS = 1

Proteína 2 asociada a microfibrillas NO = HomoMicrofibril-associated protein 2 NO = Homo

P55001 457 27 4 sapiens NG = MFAP2 EP = 2 VS=1P55001 457 27 4 sapiens NG = MFAP2 EP = 2 VS=1

Proteína 5 asociada a microfibrillas NO = HomoMicrofibril-associated protein 5 NO = Homo

Q13361 157 18 3 sapiens NG = MFAP5 EP = 1 VS=1Q13361 157 18 3 sapiens NG = MFAP5 EP = 1 VS=1

Proteína ig-h3 inducida por factor de Q15582 47,51 48,90 24

Figure imgf000042_0001
Ig-h3 protein induced by Q15582 factor 47.51 48.90 24
Figure imgf000042_0001

crecimiento transformante beta NO = Homobeta transformant growth NO = Homo

sapiens NG = TGFBI EP = 1VS = 1sapiens NG = TGFBI EP = 1VS = 1

Proteína asociada a cartílago NO = HomoCartilage-associated protein NO = Homo

075718 13,32 21,95 7 sapiens NG = CRTAP EP = 1 VS=1075718 13.32 21.95 7 sapiens NG = CRTAP EP = 1 VS=1

Potenciador 1 de procolágeno C-endopeptidasaProcollagen C-endopeptidase enhancer 1

NO = Homo sapiens NG = PCOLCE EP=1VS Q15113 6,33 17,82 5NO = Homo sapiens NG = PCOLCE EP=1VS Q15113 6.33 17.82 5

= 2= 2

Anexina A6 NO = Homo sapiens NG = ANXA6Annexin A6 NO = Homo sapiens NG = ANXA6

P08133 71,69 63,00 35 EP = 1VS = 3P08133 71.69 63.00 35 EP = 1VS = 3

Anexina A2 NO = Homo sapiens NG = ANXA2Annexin A2 NO = Homo sapiens NG = ANXA2

P07355 52,03 72,86 34 EP = 1VS = 2P07355 52.03 72.86 34 EP = 1VS = 2

Anexina A5 NO = Homo sapiens NG = ANXA5Annexin A5 NO = Homo sapiens NG = ANXA5

P08758 47,48 70,00 27 EP = 1VS = 2P08758 47.48 70.00 27 EP = 1VS = 2

Anexina A1 NO = Homo sapiens NG = ANXA1Annexin A1 NO = Homo sapiens NG = ANXA1

P04083 36,12 60,98 18 EP = 1VS = 2P04083 36.12 60.98 18 EP = 1VS = 2

Anexina A4 NO = Homo sapiens NG = ANXA4Annexin A4 NO = Homo sapiens NG = ANXA4

P09525 22,43 47,65 12 EP = 1VS = 4P09525 22.43 47.65 12 EP = 1VS = 4

Anexina A7 NO = Homo sapiens NG = ANXA7Annexin A7 NO = Homo sapiens NG = ANXA7

P20073 16,54 20,70 9 EP = 1VS = 3P20073 16.54 20.70 9 PE = 1VS = 3

Anexina A11 NO = Homo sapiens NG =Annexin A11 NO = Homo sapiens NG =

P50995 10,33 14,65 6 ANXA11EP=1VS=1P50995 10.33 14.65 6 ANXA11EP=1VS=1

Galectina-1 NO = Homo sapiens NG = LGALS1Galectin-1 NO = Homo sapiens NG = LGALS1

P09382 14,45 70,37 8 EP = 1VS = 2P09382 14.45 70.37 8 PE = 1VS = 2

Galectina-3 NO = Homo sapiens NG = LGALS3Galectin-3 NO = Homo sapiens NG = LGALS3

P17931 1,88 14,00 3 EP = 1VS = 5P17931 1.88 14.00 3 PE = 1VS = 5

Proteína CYR61 NO = Homo sapiens NG =CYR61 protein NO = Homo sapiens NG =

000622 2,13 3,41 1 CYR61 EP = 1VS = 1000622 2.13 3.41 1 CYR61 EP = 1VS = 1

Factores secretadossecreted factors

Factor de crecimiento derivado de mieloidesMyeloid-derived growth factor

NO = Homo sapiens NG = MYDGF EP = 1VS Q969H8 11,46 37,57 6NO = Homo sapiens NG = MYDGF EP = 1VS Q969H8 11.46 37.57 6

= 1= 1

Proteína 2 de unión a ARNm de factor defactor mRNA-binding protein 2

crecimiento similar a insulina 2 NO = Homo Q9Y6M1 6,52 10,85 5 sapiens NG = IGF2BP2 EP = 1VS = 2insulin-like growth 2 NO = Homo Q9Y6M1 6.52 10.85 5 sapiens NG = IGF2BP2 EP = 1VS = 2

Factor de crecimiento derivado de hepatoma P51858 3,36 17,92 3

Figure imgf000043_0001
Hepatoma-derived growth factor P51858 3.36 17.92 3
Figure imgf000043_0001

NO = Homo sapiens NG = HDGF EP = 1VS =NO = Homo sapiens NG = HDGF EP = 1VS =

11

Factor de crecimiento de tejido conectivo NO =Connective tissue growth factor NO =

P29279 2,68 6,30 2 Homo sapiens NG = CTGF EP = 1VS = 2P29279 2.68 6.30 2 Homo sapiens NG = CTGF EP = 1VS = 2

Proteína 1 de unión a guanilato NO = HomoGuanylate binding protein 1 NO = Homo

P32455 2,19 5,07 2 sapiens NG = GBP1 EP = 1VS = 2P32455 2.19 5.07 2 sapiens NG = GBP1 EP = 1VS = 2

Proteína PTX3 relacionada con pentraxina NOPentraxin-related protein PTX3 NO

P26022 5,69 13,39 4 = Homo sapiens NG = PTX3 EP = 1VS = 3P26022 5.69 13.39 4 = Homo sapiens NG = PTX3 EP = 1VS = 3

Inhibidor de elastasa leucocitaria NO = HomoLeukocyte elastase inhibitor NO = Homo

P30740 4,82 7,92 3 sapiens NG = SERPINB1 EP = 1VS = 1P30740 4.82 7.92 3 sapiens NG = SERPINB1 EP = 1VS = 1

Factor neurotrófico derivado de astrocitosAstrocyte-derived neurotrophic factor

mesencefálicos NO = Homo sapiens NG = P55145 3,19 21,43 3 MANF EP = 1VS = 3mesencephalic NO = Homo sapiens NG = P55145 3.19 21.43 3 MANF EP = 1VS = 3

Espondina-1 NO = Homo sapiens NG = SPON1Spondin-1 NO = Homo sapiens NG = SPON1

Q9HCB6 30 1 1 EP = 1VS = 2Q9HCB6 30 1 1 PS = 1VS = 2

Proteína SRPX que contiene repeticiones sushiSRPX protein containing sushi repeats

NO = Homo sapiens NG = SRPX EP = 1VS = P78539 90 8 3NO = Homo sapiens NG = SRPX EP = 1VS = P78539 90 8 3

11

Proteína SRPX2 que contiene repeticionesSRPX2 protein containing repeats

sushi NO = Homo sapiens NG = SRPX2 EP = 1 060687 23 3 1 VS = 1sushi NO = Homo sapiens NG = SRPX2 EP = 1 060687 23 3 1 VS = 1

Tabla 3. Proteínas detectables en la MECm condrogénica temprana.Table 3. Detectable proteins in early chondrogenic mECM.

2.2. Diferenciación celular2.2. Cell differentiation

La Figura 3 muestra la diferenciación satisfactoria de linajes celulares. En ella pueden observarse los resultados de diferentes tinciones que sirven para caracterizar el tipo celular existente.Figure 3 shows the successful differentiation of cell lines. In it you can see the results of different stains that serve to characterize the existing cell type.

En la primera columna, existe un mareaje positivo de colágeno por tinción con rojo sirio en CMM en diferenciación ^ FB, con un patrón similar al de las CMM indiferenciadas y los FB. En la segunda columna, se muestran imágenes de tinción con azul de toluidina que indican la existencia de proteoglicanos, que por lo general existen en el cartílago joven o en la matriz inmadura, destacando en las CMM sobre el resto. Se usa azul alciano para el mareaje de glicosaminoglicanos, que se expresan en mayor medida en CMM, CMM ^ FB y FB. En el tejido graso, sin embargo, la tinción utilizada es rojo de aceite, un marcador de triglicéridos y lipoproteínas que puede observarse en la diferenciación de CMM ^ A .Y como marcador inmunofluorescente, la vimentina se expresa más intensamente en FB y CMM ^ FB ya que es un marcador de células de origen mesenquimal que están en transición epitelio-mesénquima.In the first column, there is positive labeling of collagen by Syrian red staining in differentiating ^FB MSCs, with a pattern similar to that of undifferentiated MSCs and FBs. In the second column, toluidine blue staining images are shown, indicating the existence of proteoglycans, which generally exist in young cartilage or immature matrix, standing out in MSCs above the rest. Alcian blue is used for the labeling of glycosaminoglycans, which are expressed to a greater extent in CMM, CMM ^ FB and Facebook. In fat tissue, however, the stain used is oil red, a marker of triglycerides and lipoproteins that can be seen in the differentiation of MSC ^ A . And as an immunofluorescent marker, vimentin is more intensely expressed in FB and MSC ^ FB since it is a marker of cells of mesenchymal origin that are in epithelial-mesenchymal transition.

2.3. Descelularización de la matriz23. Decellularization of the matrix

Se realizó la retirada de células de la matriz condrogénica temprana para maximizar la eliminación de material celular, minimizando al mismo tiempo la pérdida y el daño de la MEC. El tratamiento que contenía Tritón X-100 y NH4OH eliminó satisfactoriamente el contenido celular, como demostró la ausencia de núcleos en imágenes de contraste de fases y en secciones teñidas con HyE de matriz descelularizada (Figura 6A), así como la reducción del ~98 % del contenido de ADN (Figura 6B).Early chondrogenic matrix cell removal was performed to maximize removal of cellular material while minimizing ECM loss and damage. The treatment containing Triton X-100 and NH4OH successfully removed cell contents, as demonstrated by the absence of nuclei in phase contrast images and in H&E-stained sections of decellularized matrix (Figure 6A), as well as ~98% reduction. of the DNA content (Figure 6B).

En paralelo, se demostró que la composición de la MEC se conservó adecuadamente. La información comparativa sobre el contenido de proteínas por espectrometría de masas reveló patrones similares antes y después del tratamiento de descelularización (Tabla 4). De forma similar, un análisis histológico usando tinción con tricrómico de Masson y toluidina O y ensayos bioquímicos cuantitativos de colágeno y GAG, respectivamente, también mostraron las diferencias no significativas en el contenido remanente entre MECm y MECdm (Figura 6 C, D).In parallel, it was shown that the composition of the ECM was adequately preserved. Comparative information on protein content by mass spectrometry revealed similar patterns before and after decellularization treatment (Table 4). Similarly, a histological analysis using Masson's trichrome and toluidine O staining and quantitative biochemical assays for collagen and GAG, respectively, also showed non-significant differences in remnant content between mECM and dmECM (Figure 6C,D).

Las MECd obtenidas a partir de FB y CMM diferenciadas a adipocitos y FB se caracterizaron histológicamente, mostrando una tinción fuerte para colágeno, glicosaminoglicanos (GAG) y proteoglicanos (PG), así como que se descelularizaron correctamente, ya que no quedaban rastros celulares notables (Figuras 4 y 5). En la comparación de la dermis nativa y descelularizada, puede observarse una diferencia ligera en la tinción de colágenos, GAG y PG, ya que el proceso de descelularización tuvo una repercusión menor en la estructura del tejido. Análogamente, la comparación entre matrices descelularizadas y tejido nativo muestra que las MECdm y las MECdf, eran ricos en componentes de sus tejidos nativos correspondientes.The MECds obtained from FB and MSC differentiated into adipocytes and FB were characterized histologically, showing strong staining for collagen, glycosaminoglycans (GAG) and proteoglycans (PG), as well as being correctly decellularized, since no notable cellular traces remained ( Figures 4 and 5). In the comparison of the native and decellularized dermis, a slight difference in the staining of collagens, GAG and PG can be observed, since the decellularization process had a minor impact on the tissue structure. Similarly, the comparison between decellularized matrices and native tissue shows that MECdm and MECdf were rich in components of their corresponding native tissues.

Figure imgf000044_0001
Figure imgf000044_0001

Colágenoscollagens

C adena de co lágeno alfa-1 (I) NO = H om o sap iens NG = COL1A1 EP = 1Collagen chain alpha-1 (I) NO = H om o sapiens NG = COL1A1 EP = 1

X X VS = 5 XX VS = 5

Figure imgf000045_0001
Figure imgf000045_0001

C adena de co lágeno a lfa-2 (1) NO = H om o sap iens NG = C O L1A 2 EP = 1Collagen chain a alpha-2 (1) NO = H om o sapiens NG = C O L1A 2 EP = 1

X X VS = 7X X VS = 7

C adena de co lágeno alfa-1 (IV) NO = H om o sap iens NG = COL4A1 EP =Alpha-1 collagen chain (IV) NO = H om o sapiens NG = COL4A1 EP =

X XX X

1 V S = 31 V S = 3

C adena de co lágeno a lfa -2 (IV) NO = H om o sap iens NG = C O L4A 2 EP =Collagen chain alpha -2 (IV) NO = H om o sapiens NG = C O L4A 2 EP =

X XX X

1 V S = 41 V S = 4

C adena de co lágeno a lfa -3 (VI) NO = H om o sap iens NG = C O L6A 3 EP =Collagen chain alpha -3 (VI) NO = H om o sapiens NG = C O L6A 3 EP =

X XX X

1 V S = 51 V S = 5

C adena de co lágeno alfa-1 (III) NO = H om o sap iens NG = COL3A1 EP =Collagen chain alpha-1 (III) NO = H om o sapiens NG = COL3A1 EP =

X XX X

1 V S = 41 V S = 4

C adena de co lágeno a lfa-2 (V) NO = H om o sap iens NG = C O L5A 2 EP =Collagen chain a alpha-2 (V) NO = H om o sapiens NG = C O L5A 2 EP =

X XX X

1 V S = 31 V S = 3

C adena de co lágeno alfa-1 (V) NO = H om o sap iens NG = COL5A1 EP =Alpha-1 collagen chain (V) NO = H om o sapiens NG = COL5A1 EP =

X XX X

1 V S = 31 V S = 3

C adena de co lágeno alfa-1 (VI) NO = H om o sap iens IO = 9606 NG =Collagen chain alpha-1 (VI) NO = H om o sapiens IO = 9606 NG =

X X C O L6A1 EP = 1 V S = 3X X C O L6A1 EP = 1 V S = 3

C adena de co lágeno a lfa -2 (VI) NO = H om o sap iens IO = 9606 NG =Collagen chain alpha -2 (VI) NO = H om o sapiens IO = 9606 NG =

X X C O L6A 2 EP = 1 V S = 4X X C O L6A 2 EP = 1 V S = 4

C adena de co lágeno alfa-1 (V III) N O = H om o sap iens NG = COL8A1 EPCollagen chain alpha-1 (V III) N O = H om o sapiens NG = COL8A1 EP

X XX X

= 1 V S = 2= 1 V S = 2

C adena de co lágeno alfa-1 (XII) NO = H om o sap iens IO = 9606 NG =Collagen chain alpha-1 (XII) NO = H om o sapiens IO = 9606 NG =

X X C O L12A1 EP = 1 V S = 2X X C O L12A1 EP = 1 V S = 2

C adena de co lágeno alfa-1 (V il) NO = H om o sap iens NG = C O L7A1 EP =Collagen chain alpha-1 (V il) NO = H om o sapiens NG = C O L7A1 EP =

X XX X

1 V S = 21 V S = 2

C adena de co lágeno a lfa-2 (V III) N O = H om o sap iens NG = C O L8A 2 EPCollagen chain alpha-2 (V III) N O = H om o sapiens NG = C O L8A 2 EP

XX

= 1 V S = 2= 1 V S = 2

C adena de co lágeno alfa-1 (XI) NO = H om o sap iens NG = COL11A1 EPAlpha-1 collagen chain (XI) NO = H om o sapiens NG = COL11A1 EP

X XX X

= 1 V S = 4= 1 V S = 4

C adena de co lágeno alfa-1 (X IV ) NO = H om o sap iens NG = COL14A1Collagen chain alpha-1 (X IV ) NO = H om o sapiens NG = COL14A1

X X EP = 1 V S = 3X X PE = 1 V S = 3

C adena de co lágeno alfa-1 (XVI) NO = H om o sap iens NG = COL16A1Collagen chain alpha-1 (XVI) NO = H om o sapiens NG = COL16A1

X X EP = 1 V S = 2X X PE = 1 V S = 2

C adena de co lágeno alfa-1 (XXI) NO = H om o sap iens NG = COL21A1Collagen chain alpha-1 (XXI) NO = H om o sapiens NG = COL21A1

X EP = 2 V S = 1X PE = 2 V S = 1

Glicoproteínas glycoproteins

Figure imgf000046_0001
Figure imgf000046_0001

Filamina-A NO = Homo sapiens IO = 9606 NG = FLNA EP = 1VS = 4 X X EMILINA-1 NO = Homo sapiens IO = 9606 NG = EMILIN1 EP = 1VS =Filamin-A NO = Homo sapiens IO = 9606 NG = FLNA EP = 1VS = 4 X X EMILINA-1 NO = Homo sapiens IO = 9606 NG = EMILIN1 EP = 1VS =

X XX X

33

EMILINA-2 NO = Homo sapiens NG = EMILIN2 EP = 1VS = 3 X X EMILINA-2 NO = Homo sapiens NG = EMILIN2 EP = 1VS = 3 X X F ibronectina NO fibronectin NO = = H om o sap iens IO H om sapiens IO = = 9606 NG 9606 NG = = FN1 EP = 1 V S = 4 FN1 EP = 1 V S = 4 X X X X F ib rom odu lina NO F ib rom odu lina NO = = H om o sap iens NG H om sapiens NG = = FM O D EP = 1 V S FM OR D EP = 1 V S = = 2 2 X X Proteína de matriz oligomérica de cartílago NO = Homo sapiens NGX X Cartilage oligomeric matrix protein NO = Homo sapiens NG

X XX X

= COMP EP = 1VS = 2= COMP EP = 1VS = 2

P ro te ína 1 de capa in te rm ed ia de ca rtílago NO P ro tein 1 of the middle layer of cartilage NO = = H om o sap iens NG H om sapiens NG ==

X X X X C ILP EP C ILP EP = = 1 V S 1 VS = = 44

P ro te ína 2 de capa in te rm ed ia de ca rtílago NO P ro tein 2 of the middle layer of cartilage NO = = H om o sap iens NG H om sapiens NG ==

X X X X C ILP2 EP C ILP2 EP = = 2 V S 2 VS = = 22

Proteína 1 similara quitinasa-3 NO = Homo sapiens NG = CHI3L1 EPChitinase-3 similara protein 1 NO = Homo sapiens NG = CHI3L1 EP

X XX X

= 1VS = 2= 1 VS = 2

Periostina NO periostin NO = = H om o sap iens NG H om sapiens NG = = PO STN EP = 1 V S PO STN EP = 1 V S = = 2 2 X X Trombospondina-1 NO = Homo sapiens NG = THBS1 EP = 1VS = 2 X X Trombospondina-2 NO = Homo sapiens NG = THBS2 EP = 1VS = 2 X X Thrombospondin-1 NO = Homo sapiens NG = THBS1 EP = 1VS = 2 X X Thrombospondin-2 NO = Homo sapiens NG = THBS2 EP = 1VS = 2 X X X X Tenascina NO Tenascin NO = = Homo sapiens IO Homo sapiens IO = = 9606 NG 9606 NG = = TNC EP = 1VS = 3 TNC EP = 1VS = 3 X X X X Subunidad beta-2 de laminina NO Laminin beta-2 subunit NO = = Homo sapiens NG Homo sapiens NG = = LAMB2 EP LAMB2 EP ==

X XX X

1VS = 21VS = 2

Subunidad alfa-4 de laminina NO Laminin alpha-4 subunit NO = = Homo sapiens NG Homo sapiens NG = = LAMA4 EP LAMA4 EP ==

X XX X

1VS = 41VS = 4

S ubun idad gam m a-1 de lam in ina NO = H om o sap iens NG = LAMC1 EP =Lamin ina gamma-1 subunit NO = H om o sapiens NG = LAMC1 EP =

X XX X

1 V S = 31 V S = 3

SPARC NO = Homo sapiens NG = SPARC EP = 1VS = 1 X X P ro te ína 1 de m atriz e x tra ce lu la r s im ila r a fibu lina que con tiene EG F NO SPARC NO = Homo sapiens NG = SPARC EP = 1VS = 1 XX Fibulin-like extra cellular matrix protein 1 containing EG F NO

X XX X

= H om o sap iens NG = EFEMP1 EP = 1 V S = 2= H om o sapiens NG = EFEMP1 EP = 1 V S = 2

P ro te ína 2 de m atriz e x tra ce lu la r s im ila r a fibu lina que con tiene EG F NOe xtra cellular matrix protein 2 fibulin-like containing EG F NO

X XX X

= H om o sap iens NG = EFE M P 2 EP = 1 V S = 3= H om o sapiens NG = EFE M P 2 EP = 1 V S = 3

V itronec tina NO = H om o sap iens NG = VTN EP = 1 V S = 1 X X Lactadherina NO = Homo sapiens NG = MFGE8 EP = 1 VS = 2 X X P odocano N O = H om o sap iens NG = PO DN EP = 1 V S = 2 X X P ro te ína 3 s im ila r a o lfac tom ed ina NO = H om o sap iens NG = O LFM L3V itronectin NO = H om o sapiens NG = VTN EP = 1 VS = 1 XX Lactadherin NO = Homo sapiens NG = MFGE8 EP = 1 VS = 2 XX P odocano NO = H om o sapiens NG = PO DN EP = 1 VS = 2 XXP ro te ina 3 sim ila rao lfac tom edina NO = H om o sapiens NG = O LFM L3

X X EP = 2 V S = 1 XX PE = 2 VS = 1

Figure imgf000047_0001
Figure imgf000047_0001

M iem bro 2 de la fam ilia 1D de secre tog lob ina NO = H om o sap iens NG =M em ber 2 of family 1D of secret toglobin NO = H om o sapiens NG =

X X S C G B 1D 2 EP = 2 V S = 1X X S C G B 1D 2 PE = 2 V S = 1

S em afo rina -3C NO = H om o sap iens NG = S E M A 3C EP = 2 V S = 2 X X Tiroglobulina NO = Homo sapiens NG = TGEP = 1VS = 5 X X Proteoglicanos S emforin -3C NO = H om o sapiens NG = SEMA 3C EP = 2 VS = 2 XX Thyroglobulin NO = Homo sapiens NG = TGEP = 1VS = 5 XX Proteoglycans

P ro te ína de núcleo de p ro teog licano de su lfa to de heparano específica deProteoglycan core protein from heparan sulphate specific for

X XX X

m em brana basa l NO = H om o sap iens NG = H SP G 2 EP = 1 V S = 4basement membrane NO = H om o sapiens NG = H SP G 2 EP = 1 V S = 4

B ig licano NO = H om o sap iens IO = 9606 NG = BG N EP = 1 V S = 2 X X P ro te ína de núcleo de ve rs icano NO = H om o sap iens IO = 9606 NG =B ig lycan NO = H om o sapiens IO = 9606 NG = BG N EP = 1 V S = 2 X X Vers ican core protein NO = H om o sapiens IO = 9606 NG =

X X VC A N EP = 1 V S = 3X X VC A N PE = 1 V S = 3

D ecorina NO = H om o sap iens NG = DON EP = 1 V S = 1 X X Lumicano NO = Homo sapiens NG = LUM EP = 1VS = 2 X X M im ecano NO = H om o sap iens NG = O N G EP = 1 V S = 1 X X R egu lado resD ecorina NO = H om o sapiens NG = DON EP = 1 VS = 1 XX Lumicano NO = Homo sapiens NG = LUM EP = 1VS = 2 XX M im ecano NO = H om o sapiens NG = ONG EP = 1 VS = 1 XXR egu side res

Metaloproteinasa de matriz-14 NO Matrix metalloproteinase-14 NO = = Homo sapiens NG Homo sapiens NG = = MMP14 EPMMP14 EP

X XX X

= = 1VS 1VS = = 33

U na des in teg rina y m e ta lop ro te inasa con m otivos de trom bospon ina 4 A disintegration and metal proteinase due to thrombosponin 4

X X N O = H om o sap iens NG = A D A M T S 4 EP = 1 V S = 3X X N O = H om o sapiens NG = A D A M T S 4 EP = 1 V S = 3

U na des in teg rina y m e ta lop ro te inasa con m otivos de trom bospon ina 3A disintegrin and metaloproteinase with motives of thrombosponin 3

X X N O = H om o sap iens NG = A D A M T S 3 EP = 2 V S = 4X X N O = H om o sapiens NG = A D A M T S 3 EP = 2 V S = 4

U na des in teg rina y m e ta lop ro te inasa con m otivos de trom bospon ina 2 A disintegration and metal proteinase with thrombosponin 2 motives

X X N O = H om o sap iens NG = A D A M T S 2 EP = 2 V S = 2X X N O = H om o sapiens NG = A D A M T S 2 EP = 2 V S = 2

Inhibidor 1 de metaloproteinasa NO Metalloproteinase inhibitor 1 NO = = Homo sapiens NG Homo sapiens NG = = TIMP1 EPTIMP1 EP

X XX X

= = 1VS 1VS = = 11

Inhibidor 3 de metaloproteinasa NO Metalloproteinase inhibitor 3 NO = = Homo sapiens NG Homo sapiens NG = = TIMP3 EPTIMP3 EP

X XX X

= = 1VS 1VS = = 22

Colagenasa de tipo IV de 72 kDa NO = Homo sapiens NG = MMP2 EPCollagenase type IV 72 kDa NO = Homo sapiens NG = MMP2 EP

X XX X

= 1VS = 2= 1 VS = 2

Colagenasa intersticial NO = Homo sapiens NG = MMP1 EP = 1VS =Interstitial collagenase NO = Homo sapiens NG = MMP1 EP = 1VS =

X XX X

33

P ro te ína 5 asoc iada a rem ode lación de la m atriz N O P rotein 5 associated with remodeling of the matrix N O = = H om o sap iens NGH om sapiens NG

X XX X

= = M X R A 5 EP = 2 V S = 3M X R A 5 PE = 2 V S = 3

P ro te ína 7 asoc iada a rem ode lación de la m atriz N O P rotein 7 associated with remodeling of the matrix N O = = H om o sap iens NGH om sapiens NG

XX

= = M X R A 7 EP = 1 V S = 1M X R A 7 EP = 1 V S = 1

P ro te ína de unión a h ia lu ronano e inductora de m igración ce lu la r NO = X X

Figure imgf000048_0001
Protein that binds ah ia luronan and induces cell migration NO = XX
Figure imgf000048_0001

H om o sap iens NG H om sapiens NG = = C E M IP EP = 1 V S C E M IP EP = 1 V S = = 22

P ro te ína 14-3-3 épsilon NO Protein 14-3-3 epsilon NO = = H om o sap iens NG H om sapiens NG = = Y W H A E EP = 1 V S Y W H A E EP = 1 V S ==

X XX X

11

Proteína 14-3-3 zeta/delta NO = Homo sapiens NG = YWHAZ EP = 114-3-3 zeta/delta protein NO = Homo sapiens NG = YWHAZ EP = 1

X XX X

Proteína 14-3-3 beta/alfa NO = Homo sapiens NG = YWHAB EP = 1Protein 14-3-3 beta/alpha NO = Homo sapiens NG = YWHAB EP = 1

X X VS = 3X X VS = 3

Proteína 14-3-3 theta NO = Homo sapiens NG = YWHAQ EP = 1VS =14-3-3 theta protein NO = Homo sapiens NG = YWHAQ EP = 1VS =

X XX X

11

Proteína 14-3-3 gamma NO = Homo sapiens NG = YWHAG EP = 1VS14-3-3 gamma protein NO = Homo sapiens NG = YWHAG EP = 1VS

X XX X

= 2= 2

Proteína 14-3-3 eta NO = Homo sapiens NG = YWHAH EP = 1 VS = 4 X X 14-3-3 eta protein NO = Homo sapiens NG = YWHAH EP = 1 VS = 4 X X P ro te ína 1 que con tiene repetic ión de trip le hélice de co lágeno N O P ro tein 1 that contains the repeat of the triple helix of collagen N O ==

X XX X

H om o sap iens NG H om sapiens NG = = CTHRC1 EP = 1 V S CTHRC1 EP = 1 V S = = 11

Dermcidina NO = Homo sapiens NG = DCD EP = 1VS = 2 X X Dermcidin NO = Homo sapiens NG = DCD EP = 1VS = 2 X X S erina pro teasa HTRA1 NO Serine protease HTRA1 NO = = H om o sap iens NG H om sapiens NG = = HTRA1 EP HTRA1 EP = = 1 V S 1 VS = = 1 1 X Proteínas afiliadas a la MECX ECM affiliated proteins

P ro te ína 1 de unión al fa c to rd e crec im ien to trans fo rm an te beta la tentedormant beta transforming growth factor binding protein 1

X X X X N O NO = = H om o sap iens NG H om sapiens NG = = LTBP1 EP LTBP1 PE = = 1 V S 1 VS = = 44

P ro la rg ina NO P ro la rg ina NO = = H om o sap iens NG H om sapiens NG = = PR E LP EP PR E LP EP = = 1 V S 1 VS = = 1 1 X X X X P ro te ína 2 asoc iada a m icro fib rillas NO P rotein 2 associated with m icro fibrils NO = = H om o sap iens NG H om sapiens NG = = M FAP2 EPM FAP2 PE

X XX X

= 2 V S = 2 VS = = 11

P ro te ína 5 asoc iada a m icro fib rillas NO P rotein 5 associated with m icro fibrils NO = = H om o sap iens NG H om sapiens NG = = M FAP5 EPM FAP5 EP

X XX X

= = 1 V S 1 VS = = 11

P ro te ína ig-h3 inducida por fa c to r de crec im iento trans fo rm an te beta NOIg-h3 protein induced by transforming growth fac tor beta NO

X XX X

= = H om o sap iens NG H om sapiens NG = = TG FBI EP = 1 V S = 1TG FBI EP = 1 V S = 1

Proteína asociada a cartílago NO = Homo sapiens NG = CRTAP EP =Cartilage-associated protein NO = Homo sapiens NG = CRTAP EP =

X XX X

1VS = 11VS = 1

Potenciador 1 de procolágeno C-endopeptidasa NO = Homo sapiensProcollagen C-endopeptidase enhancer 1 NO = Homo sapiens

X X NG = PCOLCE EP = 1VS = 2 XX NG = PCOLCE EP = 1VS = 2

Anexina A6 NO = Homo sapiens NG = ANXA6 EP = 1VS = 3 Annexin A6 NO = Homo sapiens NG = ANXA6 EP = 1VS = 3 X X X X Anexina A2 NO = Homo sapiens NG = ANXA2 EP = 1VS = 2 Annexin A2 NO = Homo sapiens NG = ANXA2 EP = 1VS = 2 X X X X Anexina A5 NO = Homo sapiens NG = ANXA5 EP = 1VS = 2 Annexin A5 NO = Homo sapiens NG = ANXA5 EP = 1VS = 2 X X X X Anexina A1 NO = Homo sapiens NG = ANXA1 EP = 1VS = 2 Annexin A1 NO = Homo sapiens NG = ANXA1 EP = 1VS = 2 X X X X Anexina A4 NO = Homo sapiens NG = ANXA4 EP = 1VS = 4 Annexin A4 NO = Homo sapiens NG = ANXA4 EP = 1VS = 4 X X

Figure imgf000049_0001
Figure imgf000049_0001

Anexina A7 NO Annexin A7 NO = = Homo sapiens NG Homo sapiens NG = = ANXA7 EP ANXA7 EP = = 1VS = 3 1VS = 3 XX

Anexina A11 NO Annexin A11 NO = = Homo sapiens NG Homo sapiens NG = = ANXA11 EP = 1VS = 1 ANXA11 EP = 1VS = 1 XX

G alectina-1 NO = H om o sap iens NG = LGALS1 EP = 1 V S = 2 X XG alectin-1 NO = H om o sapiens NG = LGALS1 EP = 1 V S = 2 X X

G a lectina -3 NO = H om o sap iens NG = LG A LS 3 EP = 1 V S = 5 X X Proteína CYR61 NO = Homo sapiens NG = CYR61 EP = 1VS = 1 X X Factores secretados G a lectin -3 NO = H om o sapiens NG = LG A LS 3 EP = 1 VS = 5 XX CYR61 protein NO = Homo sapiens NG = CYR61 EP = 1VS = 1 XX Secreted factors

F ac to r de crec im ien to derivado de m ie lo ides N O = H om o sap iens NG =Growth factor derived from myeloids N O = H om o sapiens NG =

X M Y D G F EP = 1 V S = 1X M Y D G F PE = 1 V S = 1

P ro te ína 2 de unión a A R N m de fa c to rd e crec im ien to insu lín ico tipo 2 NOInsulin type 2 growth factor mRNA binding protein 2 NO

X XX X

= H om o sap iens NG = IG F2BP 2 EP = 1 V S = 2= H om o sapiens NG = IG F2BP 2 EP = 1 V S = 2

F a c to rd e crec im ien to derivado de hepatom a NO = H om o sap iens NG =Growth factor derived from hepatoma NO = H om o sapiens NG =

X H D G F EP = 1 V S = 1X H D G F PE = 1 V S = 1

F a c to rd e crec im ien to de te jido conectivo NO = H om o sap iens NG =Growth factor of connective tissue NO = H om o sapiens NG =

X C TG F EP = 1 V S = 2X C TG F EP = 1 V S = 2

P ro te ína 1 de unión a guan ila to NO = H om o sap iens NG = GBP1 EP = 1Guanyla-binding protein 1 NO = H om o sapiens NG = GBP1 EP = 1

X VS = 2X VS = 2

P ro te ína PTX3 re lac ionada con pen trax ina NO = H om o sap iens NG =Pentraxin-related protein PTX3 NO = H om o sapiens NG =

X X PTX3 EP = 1 V S = 3X X PTX3 EP = 1 V S = 3

Inhibidor de elastasa leucocitaria NO Leukocyte elastase inhibitor NO = = Homo sapiens NG Homo sapiens NG ==

X SERPINB1 EP = 1VS = 1 X SERPINB1 EP = 1VS = 1

F ac to r neu ro tró fico derivado de astroc itos m esence fá licos NO = H om oNeurotrophic factor derived from mesencephalic astrocytes NO = H om o

XX

sap iens NG = M AN F EP = 1 V S = 3sapiens NG = M AN F EP = 1 V S = 3

Espondina-1 NO = H om o sap iens NG = SPON1 EP = 1 V S = 2 XSpondin-1 NO = H om o sapiens NG = SPON1 EP = 1 V S = 2 X

P ro te ína S R P X que contiene repe tic iones sush i NO = H om o sap iens NGP rotein S R P X containing repeats sushi i NO = H om o sapiens NG

X XX X

= S R P X EP = 1 V S = 1= S R P X EP = 1 V S = 1

P ro te ína SR P X2 que contiene repetic iones sush i NO = H om o sap iens NGSR P X2 protein containing sushi repeats NO = H om o sapiens NG

X XX X

= S R P X 2 EP = 1 V S = 1= S R P X 2 PE = 1 V S = 1

Tabla 4. Proteínas detectables en MECm antes y después del proceso de descelularizaciónTable 4. Detectable proteins in mECM before and after the decellularization process.

Las MECd obtenidas de tejido adiposo usando los tres protocolos de descelularización muestran una tinción fuerte para colágeno, glicosaminoglicanos (GAG) y proteoglicanos (PG), así como que se descelularizaron correctamente, ya que no quedaban rastros celulares notables (Figura 10). Sin embargo, puede observarse una presencia mayor de GAG en las MECd obtenidas mediante el protocolo 2, lo que sugiere que este protocolo conserva mejor los componentes del tejido nativo que los otros. dECMs obtained from adipose tissue using the three decellularization protocols show strong staining for collagen, glycosaminoglycans (GAGs), and proteoglycans (PGs), as well as decellularizing correctly, with no noticeable cellular traces remaining (Figure 10). However, a greater presence of GAG can be observed in the MECd obtained by protocol 2, suggesting that this protocol preserves native tissue components better than the others.

2.4. Formulación de hidrogel de MECdm2.4. MECdm Hydrogel Formulation

Después de la descelularización, la MECdm condrogénica temprana se liofilizó, se molió hasta convertirla en un polvo de color blanco fino y después se solubilizó con pepsina para licuarla a concentraciones finales del 3 y el 6 % p/v (Figura 7A). Las soluciones de MECdm ácidas homogéneas resultantes se ajustaron al pH fisiológico usando una solución básica (NaOH) antes de encapsular las células. Las soluciones de MECdm neutralizadas presentaban un aspecto similar a viscoso con una gran opacidad que aumentó con la concentración. Estas soluciones eran termosensibles; comportándose como un líquido viscoso a temperaturas bajas (<15 °C) y transformándose en un gel cuando se incubaron durante 20 minutos a 37 °C.After decellularization, the early chondrogenic MECdm was lyophilized, ground to a fine white powder, and then solubilized with pepsin to liquefy to final concentrations of 3 and 6% w/v (Figure 7A). The resulting homogeneous acidic MECdm solutions were adjusted to physiological pH using a basic solution (NaOH) before encapsulating the cells. Neutralized MECdm solutions appeared viscous-like in appearance with high opacity that increased with concentration. These solutions were heat sensitive; behaving as a viscous liquid at low temperatures (<15 °C) and transforming into a gel when incubated for 20 minutes at 37 °C.

2.5. Caracterización de hidrogel de MECdm2.5. Hydrogel characterization of MECdm

Los presentes inventores usaron MEB para examinar la ultraestructura del hidrogel de MECdm a 37°C. Las micrografías mostraron que el gel generado presentaba un aspecto similar a esponja 3D con una estructura nanofibrilar orientada aleatoriamente, típica de geles basados en MEC descelularizada (Figura 7B). Los hidrogeles de MECdm al 3 % y al 6 % parecían visualmente similares a un sistema microporoso homogéneo, aunque la densidad fibrilary la interconectividad fueron mayores con el aumento de la concentración (Figura 7E). Se formaron poros de 2,72 ± 1,54 pm de diámetro dentro de la MECdm al 3 % y de 1,35 ± 0,77 pm en la MECdm al 6 %.The present inventors used SEM to examine the ultrastructure of the MECdm hydrogel at 37°C. The micrographs showed that the generated gel had a 3D sponge-like appearance with a randomly oriented nanofibrillar structure, typical of decellularized ECM-based gels (Figure 7B). The 3% and 6% MECdm hydrogels appeared visually similar to a homogeneous microporous system, although fibrillary density and interconnectivity were greater with increasing concentration (Figure 7E). Pores 2.72 ± 1.54 pm in diameter were formed within the 3% MECdm and 1.35 ± 0.77 pm in the 6% MECdm.

Las capacidades de inyectabilidad y de gelificación del hidrogel, de MECdm al 3 % y al 6 %, se analizaron usando cizalla estacionaria, flujos intermitentes y experimentos de oscilación dinámica. La Figura 7C muestra las curvas de viscosidad para los hidrogeles de MECdm a 15°C. Como se observa, los hidrogeles presentan un comportamiento de adelgazamiento por cizalla muy fuerte. Esto se evidencia por la disminución de la viscosidad con la velocidad de cizalla, con valores que varían de 39,65 Pas y 40,1 Pas a una velocidad de cizalla de 0,01 s'1 a 0,0057 Pa s y 0,0113 Pa s a una velocidad de cizalla de 1000 s_1 para MECdm al 3 y al 6 %, respectivamente. Como cabía esperar, cuanto mayor es la concentración de la matriz, mayor es la viscosidad. También es importante destacar que las curvas se superponen cuando se realizan barridos de velocidad de cizalla ascendente y descendente. Esto indica que la muestra es tixotrópica.The hydrogel injectability and gelling abilities of 3% and 6% MECdm were tested using steady shear, batch flow, and dynamic oscillation experiments. Figure 7C shows the viscosity curves for the MECdm hydrogels at 15°C. As observed, the hydrogels exhibit a very strong shear thinning behavior. This is evidenced by the decrease in viscosity with shear rate, with values ranging from 39.65 Pas and 40.1 Pas at a shear rate of 0.01 s'1 to 0.0057 Pa s and 0.0113 Pa s at a shear rate of 1000 s_1 for MECdm at 3 and 6%, respectively. As expected, the higher the concentration of the matrix, the higher the viscosity. It is also important to note that the curves overlap when performing up and down shear rate sweeps. This indicates that the sample is thixotropic.

La Figura 7D muestra los transitorios de viscosidad con cambios bruscos de la velocidad de cizalla a 15 °C. Los resultados muestran que los transitorios son extraordinariamente cortos y las muestras responden muy rápidamente (tiempos de relajación «1 s) a la excitación; a velocidades de cizalla tanto grandes como pequeñas. Esto concuerda con el hecho de que las curvas de cizalla estacionaria ascendente y descendente se superponen en la Figura 7C.Figure 7D shows the viscosity transients with abrupt changes in shear rate at 15 °C. The results show that the transients are extremely short and the samples respond very quickly (relaxation times <1 s) to excitation; to both large and small shear rates. This is consistent with the fact that the rising and falling steady shear curves overlap in Figure 7C.

La gelificación impulsada por calor de las suspensiones se muestra en la Figura 7E. Esta Figura representa los módulos viscoelásticos lineales (módulo de almacenamiento G' y módulo de pérdida G") como función de la temperatura en el intervalo que varía de 20 °C a 40 °C. Independientemente de la concentración y la temperatura, el módulo de almacenamiento sigue siendo siempre superior al módulo de pérdida, lo que evidencia la existencia de una estructura similar a gel en el intervalo de temperaturas investigado. Sin embargo, a una temperatura particular de aproximadamente 35 °C, los módulos viscoelásticos aumentan adicionalmente debido al autoensamblaje de los componentes principales de la matriz, tales como las fibras de colágeno o la fibronectina, entre otros.Heat driven gelation of the suspensions is shown in Figure 7E. This Figure represents the linear viscoelastic moduli (storage modulus G' and loss modulus G") as a function of temperature over the range from 20 °C to 40 °C. Regardless of concentration and temperature, the modulus of storage remains always higher than the loss modulus, which evidences the existence of a gel-like structure in the investigated temperature range.However, at a particular temperature of about 35 °C, the viscoelastic moduli increase further due to self-assembly of the main components of the matrix, such as collagen fibers or fibronectin, among others.

La Figura 7F muestra el factor de pérdida (G"/G') de los hidrogeles como una función de la temperatura. El factor de pérdida es una medida de la importancia relativa de la disipación viscosa sobre la recuperación elástica de las muestras. Independientemente de la concentración, el factor de pérdida es siempre inferior a uno, como se espera de la formación de un gel (G1 > G"). El factor de pérdida disminuye drásticamente para temperaturas superiores a 35 °C. Cabe destacar que, al contrario de lo que ocurre con los módulos viscoelásticos, el factor de pérdida es independiente de la concentración.Figure 7F shows the loss factor (G"/G') of the hydrogels as a function of temperature. The loss factor is a measure of the relative importance of viscous dissipation on the elastic recovery of the samples. Regardless of concentration, the loss factor is always less than one, as expected from gel formation (G1 > G"). The loss factor drops drastically for temperatures above 35°C. It should be noted that, contrary to what occurs with viscoelastic moduli, the loss factor is independent of concentration.

2.6. Biocompatibilidad del hidrogel de MECdm2.6. MECdm Hydrogel Biocompatibility

Se evaluó la viabilidad y la proliferación celulares de CMM encapsuladas dentro de los hidrogeles de MECdm al 3 y al 6 % respectivamente durante 28 días de cultivo. La supervivencia celular se sometió a ensayo usando una tinción Viva/Muerta usando microscopía confocal. Las imágenes evidenciaron que las células se distribuyeron homogéneamente por todo el hidrogel y mantuvieron la morfología redondeada en ambas concentraciones de MECdm y durante todo el período de cultivo (Figura 8A). Los resultados mostraron que más del 90 % de las CMM incrustadas dentro de los hidrogeles de MECdm al 3 y al 6 % eran viables (día 1), sin diferencias notables entre ellas. Esta viabilidad alta se mantuvo a lo largo del tiempo en el hidrogel de MECdm al 6 %, mientras tanto, en la MECdm del 3 % se observó un menor número de células vivas al final del período de cultivo, aunque este valor (83,3 %) también fue indicativo de una viabilidad celular alta (Figura 8B).Cellular viability and proliferation of encapsulated MSCs within 3 and 6% MECdm hydrogels, respectively, were evaluated for 28 days of culture. Cell survival was assayed using Live/Dead staining using confocal microscopy. The images showed that the cells were distributed homogeneously throughout the hydrogel and maintained the rounded morphology in both concentrations of MECdm and throughout the culture period (Figure 8A). The results showed that more than 90% of the MSCs embedded within the 3% and 6% MECdm hydrogels were viable (day 1), with no notable differences between them. This high viability was maintained over time in the 6% MECdm hydrogel, meanwhile, in the 3% MECdm a lower number of living cells was observed at the end of the culture period, although this value (83.3 %) was also indicative of high cell viability (Figure 8B).

Por otro lado, el ensayo con azul de alamar reveló una tendencia a mantener la proliferación celular a lo largo del tiempo de cultivo en ambas concentraciones. En la MECdm al 3 % esta tendencia se produjo desde el principio, mostrando una reducción ligera de la proliferación celular entre el día 5 y el día 7. A su vez, la velocidad de proliferación en la MECdm al 6 % se mantuvo después de tres días de cultivo y disminuyó hasta el día 14 a un nivel similar al de la MECdm al 3 % (Figura 8C). En conjunto, estos resultados indican que el nuevo hidrogel biomimético a base de MECdm proporcionó un entorno favorable para las células, sustentando una viabilidad celular alta a diferentes concentraciones de MECdm.On the other hand, the assay with alamar blue revealed a tendency to maintain cell proliferation throughout the culture time at both concentrations. In 3% dmECM this trend occurred from the beginning, showing a slight reduction in proliferation. cells between day 5 and day 7. In turn, the rate of proliferation in the 6% MECdm was maintained after three days of culture and decreased until day 14 to a level similar to that of the 3% MECdm ( Figure 8C). Taken together, these results indicate that the novel MECdm-based biomimetic hydrogel provided a favorable environment for cells, supporting high cell viability at different concentrations of MECdm.

2.7. Diferenciación condrogénica de hidrogel biomimético de MECdm cargado con CMM2.7. Chondrogenic differentiation of MSC-loaded MECdm biomimetic hydrogel

Se investigó la condroinductividad del hidrogel de MECdm mediante el análisis de la expresión génica de las CMM incrustadas durante 1 mes en cultivo sin ningún factor inductor en el medio (Figura 8D). Los resultados de la qPCR evidenciaron un aumento constante de la expresión de los marcadores condrogénicos y una disminución de los marcadores no condrogénicos a lo largo del tiempo. Se observaron niveles altos de los genes COL2A1 y ACAN el día 14 en las CMM incrustadas en hidrogeles de MECdm al 3 % y al 6 %, sin diferencias significativas entre las concentraciones, en comparación con estas células el día 0 de cultivo. El día 28, el aumento de la expresión génica de estos marcadores condrogénicos fue aún más evidente. Los valores elevados de factor inductor condrogénico SOX9 y COL2A1 fueron similares o incluso superiores a los condrocitos de control positivo cultivados durante 2 semanas in vitro, respectivamente. Sin embargo, la expresión de ACAN en condrocitos fue significativamente superior a la de las CMM en hidrogeles de MECdm el día 28. Aunque esta regulación positiva parece ser de manera dependiente de la concentración, las diferencias en los niveles de expresión de MECdm entre el 3 % y el 6 % no fueron estadísticamente significativas. También se observó una disminución del gen marcador fibrótico COL1A1 a partir del día 14, y mucho más significativa después de 28 días en ambos hidrogeles en comparación con el día 0, mientras que la expresión del gen marcador hipertrófico COL10A1 fue indetectable desde el principio.The chondroinductivity of the MECdm hydrogel was investigated by analyzing the gene expression of the embedded MSCs for 1 month in culture without any inducing factors in the medium (Figure 8D). The qPCR results showed a constant increase in the expression of chondrogenic markers and a decrease in non-chondrogenic markers over time. High levels of the COL2A1 and ACAN genes were observed on day 14 in MSCs embedded in 3% and 6% MECdm hydrogels, with no significant differences between concentrations, compared to these cells on day 0 of culture. On day 28, the increased gene expression of these chondrogenic markers was even more evident. Elevated chondrogenic-inducing factor SOX9 and COL2A1 values were similar to or even higher than positive control chondrocytes cultured for 2 weeks in vitro, respectively. However, ACAN expression in chondrocytes was significantly higher than that of MSCs in MECdm hydrogels at day 28. Although this upregulation appears to be in a concentration-dependent manner, differences in MECdm expression levels between 3 % and 6 % were not statistically significant. A decrease of the fibrotic marker gene COL1A1 was also observed from day 14, and much more significant after 28 days in both hydrogels compared to day 0, while the expression of the hypertrophic marker gene COL10A1 was undetectable from the beginning.

Además, para confirmar los resultados de la expresión génica, los presentes inventores evaluaron la condrogénesis a nivel de proteínas usando técnicas de inmunofluorescencia (Figura 8E). La tinción de inmunofluorescencia reveló la presencia de colágeno de tipo II y colágeno de tipo I después de 14 días de cultivo. De acuerdo con los resultados de la qPCR descritos anteriormente, se observó una buena evolución de la matriz cartilaginosa hialina en el tiempo, con una tinción más positiva para el colágeno de tipo II y menos para el colágeno de tipo I el día 28, sin diferencias apreciables entre las concentraciones. En conjunto, estos resultados indicaron que el ambiente de MECdm promovió el compromiso condrogénico de las CMM y la formación específica de tejido a pesar de la concentración. Furthermore, to confirm the gene expression results, the present inventors assessed chondrogenesis at the protein level using immunofluorescence techniques (Figure 8E). Immunofluorescence staining revealed the presence of type II collagen and type I collagen after 14 days of culture. In accordance with the qPCR results described above, a good evolution of the hyaline cartilage matrix was observed over time, with more positive staining for type II collagen and less for type I collagen on day 28, with no differences. appreciable between concentrations. Taken together, these results indicated that the MECdm environment promoted chondrogenic engagement of MSCs and tissue-specific formation regardless of concentration.

2.8. Biocompatibilidad in vivo y desarrollo de tejido similar a cartílago de hidrogel de MECdmc2.8. In vivo biocompatibility and development of cartilage-like tissue from MECdmc hydrogel

Para evaluar si la MECdmc tendría biocompatibilidad y buena integración in vivo, se implantaron hidrogeles por vía subcutánea a ambas concentraciones en regiones dorsales de ratones CD1 inmunocompetentes a lo largo de 4 semanas. La Figura 9A muestra una integración buena de hidrogeles de MECdmc acelular sin aparición de rojez o hinchazón. La tinción con DAPI también reveló infiltración de células circundantes (Figura 9B). El aumento del número de núcleos a lo largo del tiempo indicó que las células eran capaces de adherirse, penetrar y crecer en la estructura 3D de los hidrogeles.To assess whether the MECdmc would have biocompatibility and good integration in vivo, hydrogels at both concentrations were implanted subcutaneously in dorsal regions of immunocompetent CD1 mice over 4 weeks. Figure 9A shows good integration of acellular MECdmc hydrogels without the appearance of redness or swelling. DAPI staining also revealed surrounding cell infiltration (Figure 9B). The increase in the number of nuclei over time indicated that the cells were capable of adhering to, penetrating, and growing in the 3D structure of the hydrogels.

Se determinó la formación de tejido en ratones gamma NOD SCID inmunodeficientes mediante el análisis histológico de hidrogeles de MECdm cargados con CMM al 3 % ya l6 % en comparación con CMM prediferenciadas hacia el linaje condrogénico en microgránulos (Figura 9C). La tinción con HyE mostró que las células en hidrogel de MECdmc adquirieron la forma típica de condrocitos incrustados en lagunas después de 2 semanas in vivo, siendo más evidente en la concentración más alta. Usando tinción con toluidina O, se evidenció un aumento en la deposición de GAG, mostrando una tinción intensa en geles de MECdm al 3 % y al 6 % implantados a las cuatro semanas, que fue superior a la observada en el microgránulo de control.Tissue formation in immunodeficient NOD SCID gamma mice was determined by histological analysis of MECdm hydrogels loaded with 3% and 16% MSCs compared to MSCs predifferentiated towards the micropellet chondrogenic lineage (Figure 9C). H&E staining showed that cells in MECdmc hydrogel acquired the typical lacunae-embedded chondrocyte shape after 2 weeks in vivo, being more evident at the highest concentration. Using toluidine O staining, an increase in GAG deposition was evidenced, showing intense staining in 3% and 6% MECdm gels implanted at four weeks, which was higher than that observed in the control pellet.

Mediante inmunotinción, se determinaron niveles altos de colágeno de tipo II y niveles bajos de colágeno de tipo I en ambas concentraciones de MECdmc a lo largo del tiempo. En ensayos tanto histológicos como de inmunotinción, los niveles de tinción fueron mayores en los geles de MECdmc que en el microgránulo de control. La tinción con rojo de alizarina/verde claro tampoco reveló la presencia de mineralización en ninguna condición. Estos resultados indican la formación de una matriz cartilaginosa madura en hidrogeles de MECdm, especialmente en MECdmc al 6 %, cuya matriz era más similar al tejido cartilaginoso, y confirman la capacidad de los hidrogeles de MECdmc para inducir tejido similar al cartílago in vivo. By immunostaining, high levels of type II collagen and low levels of type I collagen were determined at both concentrations of MECdmc over time. In both histological and immunostaining assays, staining levels were higher in the MECdmc gels than in the control pellet. Alizarin red/light green staining also did not reveal the presence of mineralization in any condition. These results indicate the formation of a mature cartilage matrix in MECdm hydrogels, especially in 6% MECdmc, whose matrix was more similar to cartilage tissue, and confirm the ability of MECdmc hydrogels to induce cartilage-like tissue in vivo.

2.9 Formulaciones de biotintas basadas en MECd2.9 Formulations of bioinks based on MECd

Después de la descelularización, la MECd derivada de tejido adiposo se liofilizó, se molió hasta convertirla en un polvo de color blanco fino y después se solubilizó para licuarla a una concentración final del 10 % p/v. Las soluciones de MECd ácidas homogéneas resultantes se ajustaron a pH fisiológico usando una solución básica (NaOH). La solución de MECd neutralizada se mezcló con diferentes componentes para evaluar su estabilidad a largo plazo, inyectabilidad y bioimprimibilidad: gelatina de piel porcina, fibrinógeno del plasma humano o bovino, alginato, metacriloílo de gelatina y hialuronato de sodio intraarticular (Figura 11). Los hidrogeles fueron estables durante dos semanas a 37 °C en una atmósfera humidificada con CO2 al 5 %. After decellularization, the adipose tissue-derived ECMd was lyophilized, ground to a fine white powder, and then solubilized to liquefy to a final concentration of 10% w/v. The resulting homogeneous acidic MECd solutions were adjusted to physiological pH using a basic solution (NaOH). The neutralized MECd solution was mixed with different components to evaluate its long-term stability. term, injectability and bioprintability: porcine skin gelatin, human or bovine plasma fibrinogen, alginate, gelatin methacryloyl and intra-articular sodium hyaluronate (Figure 11). The hydrogels were stable for two weeks at 37 °C in a humidified atmosphere with 5% CO 2 .

Claims (29)

REIVINDICACIONES 1. Un hidrogel biomimético que comprende una matriz extracelular descelularizada derivada de células madre mesenquimales diferenciadas (MECdmd).1. A biomimetic hydrogel comprising a decellularized extracellular matrix derived from differentiated mesenchymal stem cells (MECdmd). 2. El hidrogel biomimético de acuerdo con la reivindicación 1, en donde las células madre mesenquimales son células madre mesenquimales de mamíferos, preferiblemente células madre mesenquimales humanas.The biomimetic hydrogel according to claim 1, wherein the mesenchymal stem cells are mammalian mesenchymal stem cells, preferably human mesenchymal stem cells. 3. El hidrogel biomimético de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en donde las células madre mesenquimales se aíslan de tejido adiposo.The biomimetic hydrogel according to claims 1 or 2, wherein the mesenchymal stem cells are isolated from adipose tissue. 4. El hidrogel biomimético de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde las células madre mesenquimales diferenciadas se seleccionan de la lista que consiste en: células madre mesenquimales condrogénicas tempranas, adipocitos, fibroblastos y osteoblastos.The biomimetic hydrogel according to any of claims 1 to 3, wherein the differentiated mesenchymal stem cells are selected from the list consisting of: early chondrogenic mesenchymal stem cells, adipocytes, fibroblasts, and osteoblasts. 5. El hidrogel biomimético de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 que comprende un porcentaje de MECdmd entre e l1ye l10 % p/v.5. The biomimetic hydrogel according to any of claims 1 to 4 comprising a percentage of MECdmd between 11 and 10% w/v. 6. El hidrogel biomimético de acuerdo con la reivindicación 5, en donde el porcentaje de MECdmd es del 3ode l6 % p/v.6. The biomimetic hydrogel according to claim 5, wherein the percentage of MECdmd is 3 or 16% w/v. 7. Una composición que comprende el hidrogel biomimético de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a6.A composition comprising the biomimetic hydrogel according to any of claims 1 to 6. 8. La composición de acuerdo con la reivindicación 7, que además comprende células madre embrionarias y/o células madre no embrionarias o adultas, preferiblemente células madre mesenquimales.The composition according to claim 7, further comprising embryonic stem cells and/or non-embryonic or adult stem cells, preferably mesenchymal stem cells. 9. Un implante que comprende el hidrogel de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 o l a composición de acuerdo con la reivindicación 7u8.9. An implant comprising the hydrogel according to any of claims 1 to 6 or the composition according to claim 7 or 8. 10. Un método para producir el hidrogel biomimético de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1a 6 que comprende:A method for producing the biomimetic hydrogel according to any of claims 1 to 6 comprising: (a) cultivar células madre mesenquimales de un sujeto con al menos un compuesto que induce la diferenciación,(a) culturing mesenchymal stem cells from a subject with at least one compound that induces differentiation, (b) descelularizar el cultivo de la etapa (a), obteniendo una matriz extracelular descelularizada derivada de células madre mesenquimales diferenciadas (MECdmd), (c) liofilizar la matriz extracelular descelularizada obtenida en la etapa (b),(b) decellularize the culture from step (a), obtaining an extracellular matrix decellularized derived from differentiated mesenchymal stem cells (MECdmd), (c) lyophilizing the decellularized extracellular matrix obtained in step (b), (d) solubilizar la matriz extracelular descelularizada liofilizada obtenida en la etapa (c), y (d) solubilizing the lyophilized decellularized extracellular matrix obtained in step (c), and (e) gelificar la solución obtenida en la etapa (d) durante 15 a 30 min a30a40 °C.(e) gel the solution obtained in step (d) for 15 to 30 min at 30 to 40 °C. 11. El método de acuerdo con la reivindicación 10, que además comprende una etapa adicional (c1) de trituración en polvo la matriz extracelular descelularizada liofilizada obtenida en la etapa (c).11. The method according to claim 10, further comprising an additional step (c1) of grinding into powder the lyophilized decellularized extracellular matrix obtained in step (c). 12. El método de acuerdo con las reivindicaciones 10 u 11, en donde las células madre mesenquimales son de mamífero, preferiblemente de ser humano.The method according to claims 10 or 11, wherein the mesenchymal stem cells are mammalian, preferably human. 13. El método de acuerdo con las reivindicaciones 10 o 12, en donde las células madre mesenquimales se aíslan de tejido adiposo.The method according to claims 10 or 12, wherein the mesenchymal stem cells are isolated from adipose tissue. 14. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en donde la etapa (a) se realiza durante al menos una semana, preferiblemente al menos dos semanas.The method according to any of claims 10 to 13, wherein step (a) is carried out for at least one week, preferably at least two weeks. 15. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, en donde el compuesto que induce la diferenciación de las células madre mesenquimales se selecciona entre la lista que consiste en: dexametasona, TGF-3p.15. The method according to any of claims 10 to 14, wherein the compound that induces mesenchymal stem cell differentiation is selected from the list consisting of: dexamethasone, TGF-3p. 16. El método de acuerdo con la reivindicación 15, en donde la concentración de dexametasona es de 100 nM y/o la concentración de TGF-3P esde 10 pg/ml.The method according to claim 15, wherein the concentration of dexamethasone is 100 nM and/or the concentration of TGF-3P is 10 pg/ml. 17. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 16, en donde el tratamiento de descelularización de la etapa (b) se realiza con una solución detergente, preferiblemente seguida de tratamiento con nucleasas.The method according to any of claims 10 to 16, wherein the decellularization treatment of step (b) is performed with a detergent solution, preferably followed by nuclease treatment. 18. El método de acuerdo con la reivindicación 17, en donde la solución detergente es Tritón X-100 y/o NH4OH y el tratamiento con nucleasas es desoxirribonucleasa y/o ribonucleasa.18. The method according to claim 17, wherein the detergent solution is Triton X-100 and/or NH4OH and the nuclease treatment is deoxyribonuclease and/or ribonuclease. 19. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 18, en donde el tratamiento de trituración de la etapa (d) se realiza mediante nitrógeno líquido.The method according to any of the claims 10 to 18, wherein the grinding treatment of step (d) is performed by liquid nitrogen. 20. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 19, en donde la solubilización de la etapa (e) se realiza mediante digestión enzimática, preferiblemente con pepsina.20. The method according to any of claims 10 to 19, wherein the solubilization of step (e) is performed by enzymatic digestion, preferably with pepsin. 21. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 19, en donde la solubilización de la etapa (e) se realiza mediante tratamiento con urea.The method according to any of claims 10 to 19, wherein the solubilization of step (e) is performed by treatment with urea. 22. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 21, en donde el porcentaje de MECdmd es entre el1 yel10 % p/v.22. The method according to any of claims 10 to 21, wherein the percentage of MECdmd is between 1 and 10% w/v. 23. El método de acuerdo con la reivindicación 22, en donde el porcentaje de MECdmd es del 3ode l6 % p/v.23. The method according to claim 22, wherein the percentage of MECdmd is 3 or 16% w/v. 24. El hidrogel biomimético de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 o la composición de acuerdo con la reivindicación 7 u 8 o el implante de acuerdo con la reivindicación 9 para su uso como medicamento.The biomimetic hydrogel according to any of claims 1 to 6 or the composition according to claim 7 or 8 or the implant according to claim 9 for use as a medicament. 25. El hidrogel biomimético de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 o la composición de acuerdo con la reivindicación 7 u 8 o el implante de acuerdo con la reivindicación 9 para su uso en el tratamiento de enfermedades degenerativas.The biomimetic hydrogel according to any of claims 1 to 6 or the composition according to claim 7 or 8 or the implant according to claim 9 for use in the treatment of degenerative diseases. 26. El hidrogel biomimético o composición para su uso de acuerdo con la reivindicación 25, en donde la enfermedad degenerativa se selecciona de la lista que consiste en: osteoartritis, artritis inflamatoria y artritis inducida por cristales.The biomimetic hydrogel or composition for use according to claim 25, wherein the degenerative disease is selected from the list consisting of: osteoarthritis, inflammatory arthritis, and crystal-induced arthritis. 27. Uso del implante de acuerdo con la reivindicación 9 para la regeneración de tejido u órganos.27. Use of the implant according to claim 9 for the regeneration of tissue or organs. 28. Uso de acuerdo con la reivindicación 27, en donde el tejido es piel, hueso, tejido cardíaco, tejido cartilaginoso, tejido vascular.28. Use according to claim 27, wherein the tissue is skin, bone, heart tissue, cartilage tissue, vascular tissue. 29. Uso del hidrogel biomimético de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 o la composición de acuerdo con la reivindicación 7 u 8 para bioimpresión 3D. 29. Use of the biomimetic hydrogel according to any of claims 1 to 6 or the composition according to claim 7 or 8 for 3D bioprinting.
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