Evaluación in vitro del efecto de una estimulación con campos magnéticos a condrocitos

Abstract

Los campos magnéticos han sido utilizados como un estímulo externo con el fin de ser usados como métodos terapéuticos para recuperar el cartílago articular. Se han llevado a cabo investigaciones donde se evidencian que el campo promueve la proliferación y síntesis molecular como los glicosaminoglicanos en condrocitos. Sin embargo, en estos estudios no se evidencia una similitud en los resultados obtenidos. Esto se debe a la variedad de magnitudes de campo utilizadas y los rangos de tiempo. Adicionalmente la homogeneidad del campo no es clara debido al tipo de bobina que se utiliza en dichos ensayos. Por esta razón en esta investigación se implementó una metodología computacional que permitió el diseño de un dispositivo que genera un campo magnético homogéneo en su interior. También haciendo uso de modelos computacionales se demostró el efecto que existe en la membrana celular cuando es estimulada con un campo eléctrico y magnético. Finalmente, experimentalmente se demostró que la magnitud del campo magnético y el tiempo total de estimulación son variables que combinadas adecuadamente pueden potenciar la proliferación celular o la síntesis de glicosaminoglicanos en cultivos in vitro. En conclusión, en los modelos computacionales y en los ensayos experimentales realizados pudimos demostrar que los campos magnéticos generan un efecto positivo sobre los condrocitos aumentando su proliferación celular y síntesis de glicosaminoglicanos, lo cual permite mejorar los tratamientos que se realizan en la actualidad en ingeniería de tejidos y en medicina regenerativa con el fin de recuperar el cartílago articular.

Abstract: The magnetic fields have been used as an external stimulus with the purpose of being used as therapeutic methods to regenerate the articular cartilage. That’s why it has been carried out some researches where they show that the magnetic field promotes in chondrocytes proliferation and molecular synthesis such as glycosaminoglycans. However, in those studies there is no evidence of similarity in the results. This is due to the fact that there is a variety of magnetic field magnitudes used and the time ranges. In addition, it can’t be seen the homogeneity of the field inside the coil because of the kind used in these tests. For this reason, in this research a computational model was implemented that enhance the design of a device that produce a homogeneous magnetic field inside of it. Also making use of computational models it was demonstrated the effect in the cell membrane when it is stimulated with an electric and magnetic field. Finally, experimentally we showed that the magnitude of the magnetic field and the total time stimulation are the combined variables to improve cell proliferation or the synthesis of glycosaminoglycans in in vitro cultures. In conclusion, in the computational models and in the experimental tests, we were able to demonstrate that the magnetic fields, generate a positive effect on chondrocytes proliferation and the synthesis of glycosaminoglycans, which allows us to improve the treatments that are currently carried out in the tissue engineering and regenerative medicine in order to regenerate articular cartilage.