Identificación de proteínas osteogénicas mediante análisis In Sílico para su aplicación en el diseño de un implante mandibular hecho a la medida

Antecedentes: La reconstrucción de defectos críticos en el complejo craneofacial presenta desafíos importantes debido a la ausencia de métodos efectivos para optimizar la regeneración ósea. Actualmente, existe una brecha en el uso de células madre dentales humanas (hDPSCs) combinadas con andamios bi...

Full description

Autores:
López Porras, Angie Kamila
Tipo de recurso:
https://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
Fecha de publicación:
2024
Institución:
Universidad El Bosque
Repositorio:
Repositorio U. El Bosque
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.unbosque.edu.co:20.500.12495/13713
Acceso en línea:
https://hdl.handle.net/20.500.12495/13713
Palabra clave:
In Sílico
Células madre dentales
Impresión tridimensional
Implante hecho a la medida
In silico
Dental stem cells
Three-dimensional Impression
Custom Implant
WU 100
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License
Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional
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Munévar Niño, Juan Carlos
Romero Oyuela, Amparo Stefanny
Montoya Hernández, Jenny Andrea
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description Antecedentes: La reconstrucción de defectos críticos en el complejo craneofacial presenta desafíos importantes debido a la ausencia de métodos efectivos para optimizar la regeneración ósea. Actualmente, existe una brecha en el uso de células madre dentales humanas (hDPSCs) combinadas con andamios biocompatibles y señales bioquímicas. Este estudio aborda estas limitaciones mediante un análisis in silico, ofreciendo soluciones innovadoras en odontología regenerativa. Objetivo: Determinar el diseño óptimo de un implante mandibular personalizado para la reconstrucción de un defecto óseo de tamaño crítico mediante análisis in silico. Metodología: Este estudio se centró en la identificación de proteínas osteogénicas mediante análisis in silico utilizando la plataforma STRING, explorando redes funcionales y asociaciones entre factores de crecimiento osteogénicos y el secretoma de las células madre dentales (hDPSCs). Se aplicaron criterios de inclusión y exclusión para seleccionar las proteínas más relevantes, identificando aquellas sobreexpresadas o subexpresadas en hDPSCs. Con base en los resultados, se diseñó un implante mandibular personalizado utilizando los softwares Nemofab y Geomagic, partiendo de imágenes obtenidas de una tomografía computarizada (TC) del paciente. Estas imágenes fueron importadas al software CAD para modelar el implante con precisión, seguido por manufactura asistida por computadora (CAM) para su producción. Finalmente, se empleó realidad aumentada para simular la colocación del implante en un entorno virtual que replicó la anatomía específica del paciente, permitiendo una evaluación prequirúrgica detallada y ajustes precisos. Este enfoque busca optimizar la regeneración ósea y proporcionar soluciones innovadoras en odontología regenerativa. Resultados: El análisis in silico demostró que las hDPSCs tienen un potencial osteogénico superior, consolidándose como una opción prometedora para la regeneración ósea en defectos críticos. Además, la incorporación de proteínas morfogenéticas óseas (BMP-2) aceleró significativamente los procesos de osificación, promoviendo la formación de nuevo tejido. La integración de estas herramientas avanzadas mejoró la visualización y planificación quirúrgica, incrementando la precisión y seguridad del procedimiento. La exitosa aplicación en un caso clínico real valida la aplicabilidad práctica del proyecto, con impacto directo en la salud del paciente. Conclusiones: Este análisis in sílico confirma que las hDPSCs representan una alternativa efectiva para la regeneración ósea en defectos críticos. La interacción entre las hDPSCs y BMP-2 potencia los procesos de osificación, estableciéndose como una estrategia innovadora en ingeniería tisular. El uso de tecnologías emergentes como inteligencia artificial y realidad virtual mejora la precisión quirúrgica, demostrando relevancia práctica en la planificación y ejecución de implantes personalizados. Además, esta investigación subraya la importancia de la colaboración multidisciplinaria y avanza la medicina regenerativa personalizada, proporcionando un modelo pedagógico para futuras investigaciones. En conjunto, ofrece soluciones novedosas en cirugía maxilofacial con un impacto significativo en la práctica clínica.
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Objetivo: Determinar el diseño óptimo de un implante mandibular personalizado para la reconstrucción de un defecto óseo de tamaño crítico mediante análisis in silico. Metodología: Este estudio se centró en la identificación de proteínas osteogénicas mediante análisis in silico utilizando la plataforma STRING, explorando redes funcionales y asociaciones entre factores de crecimiento osteogénicos y el secretoma de las células madre dentales (hDPSCs). Se aplicaron criterios de inclusión y exclusión para seleccionar las proteínas más relevantes, identificando aquellas sobreexpresadas o subexpresadas en hDPSCs. Con base en los resultados, se diseñó un implante mandibular personalizado utilizando los softwares Nemofab y Geomagic, partiendo de imágenes obtenidas de una tomografía computarizada (TC) del paciente. Estas imágenes fueron importadas al software CAD para modelar el implante con precisión, seguido por manufactura asistida por computadora (CAM) para su producción. Finalmente, se empleó realidad aumentada para simular la colocación del implante en un entorno virtual que replicó la anatomía específica del paciente, permitiendo una evaluación prequirúrgica detallada y ajustes precisos. Este enfoque busca optimizar la regeneración ósea y proporcionar soluciones innovadoras en odontología regenerativa. Resultados: El análisis in silico demostró que las hDPSCs tienen un potencial osteogénico superior, consolidándose como una opción prometedora para la regeneración ósea en defectos críticos. Además, la incorporación de proteínas morfogenéticas óseas (BMP-2) aceleró significativamente los procesos de osificación, promoviendo la formación de nuevo tejido. La integración de estas herramientas avanzadas mejoró la visualización y planificación quirúrgica, incrementando la precisión y seguridad del procedimiento. La exitosa aplicación en un caso clínico real valida la aplicabilidad práctica del proyecto, con impacto directo en la salud del paciente. Conclusiones: Este análisis in sílico confirma que las hDPSCs representan una alternativa efectiva para la regeneración ósea en defectos críticos. La interacción entre las hDPSCs y BMP-2 potencia los procesos de osificación, estableciéndose como una estrategia innovadora en ingeniería tisular. El uso de tecnologías emergentes como inteligencia artificial y realidad virtual mejora la precisión quirúrgica, demostrando relevancia práctica en la planificación y ejecución de implantes personalizados. Además, esta investigación subraya la importancia de la colaboración multidisciplinaria y avanza la medicina regenerativa personalizada, proporcionando un modelo pedagógico para futuras investigaciones. En conjunto, ofrece soluciones novedosas en cirugía maxilofacial con un impacto significativo en la práctica clínica.Grupo de Investigación UNIECLO - Unidad de Epidemiología Clínica Oral.Grupo de Investigación UIBO - Unidad de Investigación Básica Oral.Grupo de Investigación UMIMC - Unidad de Manejo Integral de Malformaciones CraneofacialesOdontólogoPregradoBackground: Reconstruction of critical defects in the craniofacial complex presents significant challenges due to the absence of effective methods to optimize bone regeneration. Currently, a gap exists in the use of human dental stem cells (hDPSCs) combined with biocompatible scaffolds and biochemical signals. This study addresses these limitations through in silico analysis, offering innovative solutions in regenerative dentistry. Aim: To determine the optimal design of a customized mandibular implant for the reconstruction of a critical-size bone defect by in silico analysis. Methods: This study focused on the identification of osteogenic proteins by in silico analysis using the STRING platform, exploring functional networks and associations between osteogenic growth factors and the secretome of dental stem cells (hDPSCs). Inclusion and exclusion criteria were applied to select the most relevant proteins, identifying those over- or underexpressed in hDPSCs. Based on the results, a customized mandibular implant was designed using Nemofab and Geomagic software, starting from images obtained from a computed tomography (CT) scan of the patient. These images were imported into CAD software to accurately model the implant, followed by computer-aided manufacturing (CAM) for its production. Finally, augmented reality was used to simulate implant placement in a virtual environment that replicated the patient's specific anatomy, allowing for detailed pre-surgical evaluation and fine- tuning. This approach aims to optimize bone regeneration and provide innovative solutions in regenerative dentistry. Results: In silico analysis demonstrated that hDPSCs have superior osteogenic potential, consolidating them as a promising option for bone regeneration in critical defects. In addition, incorporating bone morphogenetic proteins (BMP-2) significantly accelerated the ossification processes, promoting the formation of new tissue. The integration of these advanced tools improved surgical visualization and planning, increasing the procedure's accuracy and safety. The successful application in a real clinical case validates the project's practical applicability, with a direct impact on patient health. Conclusions: This in silico analysis confirms that hDPSCs represent an effective alternative for bone regeneration in critical defects. The interaction between hDPSCs and BMP-2 enhances ossification processes, establishing itself as an innovative strategy in tissue engineering. Emerging technologies such as artificial intelligence and virtual reality improve surgical precision, demonstrating practical relevance in planning and executing customized implants. In addition, this research underscores the importance of multidisciplinary collaboration and advances personalized regenerative medicine, providing a pedagogical model for future research. Overall, it offers novel solutions in maxillofacial surgery with a significant impact on clinical practice.application/pdfAtribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacionalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/Acceso abiertohttps://purl.org/coar/access_right/c_abf2http://purl.org/coar/access_right/c_abf2In SílicoCélulas madre dentalesImpresión tridimensionalImplante hecho a la medidaIn silicoDental stem cellsThree-dimensional ImpressionCustom ImplantWU 100Identificación de proteínas osteogénicas mediante análisis In Sílico para su aplicación en el diseño de un implante mandibular hecho a la medidaIdentification of osteogenic proteins by In Silico analysis for application in the design of a custom-made mandibular implantOdontologíaUniversidad El BosqueFacultad de OdontologíaTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregradohttps://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttps://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a851. 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Formato de informacion.pdfapplication/pdf257358https://repositorio.unbosque.edu.co/bitstreams/c9d1bd11-35ca-4968-a1ab-050269906a95/download4744da866121caf1b91a3f2f0b0d6719MD57Carta autorizacion.pdfapplication/pdf203778https://repositorio.unbosque.edu.co/bitstreams/501f86ee-f1b2-4903-8eae-d61fbb27c09f/download92f8929ad35e91d35f59cad40eac039dMD58TEXTTrabajo final.txtTrabajo final.txtExtracted texttext/plain81244https://repositorio.unbosque.edu.co/bitstreams/b59b9668-d263-4289-995e-270846c694b5/downloaded72ebb6fdf1503d0d8622b09f80a3f5MD59THUMBNAILTrabajo final.jpgTrabajo final.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg2827https://repositorio.unbosque.edu.co/bitstreams/919e0b81-007f-4048-bd3f-f5dd307bcdfd/download4bf24d51a441801aacb7f87ffefaab95MD51020.500.12495/13713oai:repositorio.unbosque.edu.co:20.500.12495/137132024-12-14 03:03:40.126http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacionalopen.accesshttps://repositorio.unbosque.edu.coRepositorio Institucional Universidad El Bosquebibliotecas@biteca.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