Silk-based nano-biocomposite scaffolds for skin organogenesis

Abstract

Abstract. Silk produced by silkworms or spiders offers biocompatibility, biodegradability, stability, and biomechanical strength, making it an excellent biomaterial for wound bandages/dressings and skin grafts. Silk scaffolds are also bioactive matrices necessary to restore the healing cascade and barrier properties that induce skin organogenesis in chronic wounds. Silk-based composites are being used to protect wounds from infections. Many studies were conducted via 2D cell culture and in vivo approaches to explain the interaction between skin tissue and silk. In addition to the difficulties that 2D cell culture techniques have in mimicking skin tissue, the physiological differences and immunological incompatibility between in vivo models and human skin tissue make it more complicated to understand the effectiveness of silk scaffolds. This leads to excessive experimental animal usage and false positive or negative results for the clinical stage. Alternatively, organ-like microtissues (organoids, spheroids, among others) produced using stem cells can be a real stakeholder in measuring the success of wound patches due to their 3D structure, cellular diversity, and high yield. However, the fabrication procedure of the microtissues is highly Matrigel-dependent, and it is not the best choice for the studies due to its indeterminate nature, protein concentration, and composition. Silk-based nano-biocomposites can be a good candidate owing to their features above for 3D skin cell culture studies. Here, we evaluated the current applications of silk-based materials in wound healing and their possible applications in 3D tissue engineering for microtissues.Resumen. La seda producida por gusanos de seda o arañas ofrece biocompatibilidad, biodegradabilidad, estabilidad y propiedades biomecánicas. resistencia, lo que lo convierte en un excelente biomaterial para vendajes/apósitos para heridas e injertos de piel. Los andamios de seda también son Matrices bioactivas necesarias para restaurar la cascada curativa y las propiedades de barrera que inducen la organogénesis de la piel en heridas crónicas. Se están utilizando compuestos a base de seda para proteger las heridas de infecciones. Muchos estudios fueron realizado mediante cultivo celular 2D y enfoques in vivo para explicar la interacción entre el tejido de la piel y la seda. Además de las dificultades que tienen las técnicas de cultivo celular 2D para imitar el tejido de la piel, las diferencias fisiológicas y la incompatibilidad inmunológica entre los modelos in vivo y el tejido de la piel humana lo hacen más es complicado comprender la eficacia de los andamios de seda. Esto conduce a un uso excesivo de animales de experimentación y resultados falsos positivos o negativos para la etapa clínica. Alternativamente, microtejidos similares a órganos (organoides, esferoides, entre otros) producidos con células madre pueden ser un actor real en la medición del éxito de la curación de heridas parches debido a su estructura 3D, diversidad celular y alto rendimiento. Sin embargo, el procedimiento de fabricación del los microtejidos dependen en gran medida de Matrigel y no es la mejor opción para los estudios debido a su indeterminación naturaleza, concentración de proteínas y composición. Los nanobiocompuestos a base de seda pueden ser un buen candidato debido a sus características arriba para estudios de cultivo de células de piel en 3D. Aquí, evaluamos las aplicaciones actuales de los productos a base de seda. Materiales en la cicatrización de heridas y sus posibles aplicaciones en ingeniería de tejidos 3D para microtejidos.