Respuestas biológicas a las propiedades fisicoquímicas de la superficie del biomaterial

Los investigadores biomédicos utilizan procesos impulsados por la química que se encuentran en la naturaleza como inspiración para diseñar biomateriales como herramientas de diagnóstico prometedoras, soluciones terapéuticas o sustitutos de tejidos. Si bien se dedica una consideración sustancial al diseño y validación de biomateriales, la naturaleza de sus interacciones con el microentorno biológico circundante comúnmente se descuida. Esta brecha de conocimiento podría deberse a nuestra pobre comprensión de las vías de señalización bioquímica, la falta de técnicas confiables para diseñar biomateriales con propiedades fisicoquímicas óptimas, y/o la baja estabilidad de las propiedades del biomaterial después de la implantación. El éxito de las respuestas del huésped a los biomateriales, conocido como biocompatibilidad, depende de principios químicos como la raíz de las vías de señalización celular en el cuerpo y de cómo se diseña la superficie del biomaterial. La mayoría de los trabajos de revisión actuales han discutido principios de ingeniería química y biológicos del diseño de biomateriales como temas separados, lo que ha resultado en el descuido del papel principal de la química en este campo. En esta revisión, discutimos la biocompatibilidad en el contexto de la química, qué es y cómo evaluarla, mientras describimos las contribuciones tanto de señales bioquímicas como de biomateriales así como los medios para armonizarlas. Abordamos tanto las vías de transducción de señales bioquímicas como los principios de ingeniería del diseño de un biomaterial con énfasis en su fisicoquímica superficial. A medida que buscamos mostrar el papel de la química en la interacción entre las propiedades fisicoquímicas de la superficie y las respuestas del cuerpo, destacamos concisamente las principales vías de transducción de señales bioquímicas involucradas en el complejo de biocompatibilidad. Finalmente, discutimos el progreso y los desafíos asociados con las estrategias actuales utilizadas para mejorar las interacciones químicas y físicas entre las células y la superficie del biomaterial.