International University of Catalonia
UIC Open Access Archive (Universitat Internacional de Catalunya)Not a member yet
496 research outputs found
Sort by
Acceleralia, the design of a digital platform for corporate acceleration: the case study of PICVISA
No full textThe aim of this thesis is twofold: being an industrial doctorate, the first two parts of the manuscript are centred around data analysis and interpretation of the impact of technology on the current situation in real-world companies regarding corporate acceleration. In the final part, actual implementation was conducted to test the tool created with all the knowledge gathered during the data collection period. Fast-paced technological change creates a major uncertainty for companies, making innovation a factor that has to be considered in every decision as the reality of today may not be the reality of tomorrow. Understanding how leading and mid-market companies structure this process and face the aforementioned challenge is essential to be able to shine light on what are the best practices that help enterprises succeed. As innovation is an extremely broad field, the decision was taken to center on corporate acceleration, both inhouse and in the form of collaboration with start-ups. Moreover, technology plays a critical role, not only being the driver of change, but in many cases the means by which companies can make significant improvements—consequently it plays an important role in this thesis.
The research questions that are answered follow the logic of going from broad to a narrow topic, as at the beginning the impact of technology is studied on corporate acceleration and other forms of innovation, then diving deeper into the following research question as to what are the challenges that real companies face and what could be a possible approach to finally designing that solution and implementing a pilot program with a corporation. This research should provide the necessary information and guidance into the subject and enable the reader to comprehend the theoretical and practical impacts of corporate acceleration and the role that technology could play in improving it.
The first research question revolves around the impact of technology on corporate acceleration; here six different tech products have been analysed in detail to understand their influence on the change of behaviour of corporations. Moreover, data from more than 100 corporate accelerations were studied to extract the trends that have the highest correlation to successful corporate entrepreneurship programs. Key success factors with statistical importance are: selection process, data tracking via metrics, physical presence (research was done pre-Covid), significant batch size, and the ability to attract a corporate partner. Interestingly, technology does not appear as a success factor per se, yet it is the channel that enables proper communication and consequently is of great importance. Furthermore, 20 companies were examined in detail via interviews, and public and private data analyses and their innovation process is described in detail in order to find common denominators of the factors that companies are doing, which do not have the capability to run a corporate acceleration program.
The following research question looks into further detail of what features are crucial for successful elimination of the challenges that are faced by enterprises which engage into the process of corporate acceleration; to correctly identify them, over 170 companies were some were interviewed, and all completed a questionnaire that provided a sense of what is the market condition regarding the importance of innovation, in particular via corporate acceleration. From this feedback a digital acceleration tool was designed as an outcome. The name of the tool is Acceleralia, and it was designed to help companies, big and small, run internal or external acceleration programs and to facilitate the process of innovation via technology. The final research question is centered around the real implementation of this tool with the company PICVISA, a subsidiary of Group Calaf, a construction conglomerate with over 10 subsidiaries and 500 employees. After a highly satisfactory implementation of one of the three pilots the tool is currently undergoing an overview process to be implemented in other subsidiaries of the same group and at the same time it is already being commercialized with currently over 20 companies and organizations completing the onboarding process, one of which is the university UIC.
Although this industrial PhD has followed a classic format, thanks to this research, we want to highlight two aspects:
1- Acceleralia has been launch as a legal company in Spain, with 1,000 projects implemented, 22 people involved from 10 nationalities, several investors, public grants from CDTI and ENISA and more than 600,000€ invested. More info at: www.acceleralia.com
2- Three papers published:
1- The first at the prestigious journal Business & Entrepreneurship, published by Scientific Press International Limited established in 2010, a publisher of the highest standards international scientific journals and books.
Link: https://www.scienpress.com/journal_focus.asp?main_id=72&Sub_id=IV&volid=518 DOI number: https://doi.org/10.47260/bej/1111
2- The second at The Case Centre, as independent home of the case method, inspiring and transforming business education worldwide. https://www.thecasecentre.org/ Here we have published the successful PICVISA’s pilot as a teaching business case: (Click here), once registered:
a. Picvisa case study real outcome (Case) with reference 822-0047-1
b. Picvisa case study real outcome (Teaching note) with ref. 822-0047-8
c. Picvisa case study real outcome (Media support) with ref.822-0047-4
3- The third at https://www.harvard-deusto.com/ a leading publication in the world of business management, which brings together articles by national and international experts on management-related topics.
This publication at Harvard Deusto Business Review has been published this July, 2022. On this link you can see the article
A decision-making method for programming exhibitions in museums and art organizations
No full textLa present tesi doctoral estudia el procés de presa de decisions en la programació d'exposicions temporals als museus. S'analitza la literatura i es realitzen entrevistes a directors de museus a Espanya i als Estats Units, i s'observa que no hi ha un mètode multicriteri establert formalment per a programar exposicions. Per aquesta raó, es proposa un nou mètode d’ajuda a la presa de decisions en la programació d’exposicions. Aquest mètode integra una metodologia i un marc conceptual, és a dir, la Teoria de la Utilitat Multiatribut (MAUT) i el Model Antropològic (AM), respectivament. Amb l'aplicació d'aquest mètode, s'aconsegueix objectivar el procés d'elecció d'exposicions, i així minimitzar la subjectivitat i evitar dependre de la intuïció del decisor. Això s’assoleix mitjançant l’ús de criteris preestablerts i adaptats a cada institució.
En primer lloc, s'analitza breument la història i la definició del museu, els tipus de museus, l'impacte del COVID-19 a Espanya i els Estats Units, i també, la presa de decisions en la programació d'exposicions als museus. Tot seguit, es presenta el nou mètode, primerament, exposant cada metodologia, MAUT i AM, i posteriorment, explicant la seva integració.
En segon lloc, es proposa el nou mètode d'ajuda a la decisió en la programació d'exposicions mitjançant la seva aplicació pràctica a 14 museus, 8 a Barcelona (Espanya) i 6 a l'àrea de Boston (EE.UU). A continuació, es fa una comparació de l'aplicació del mètode als diferents països. I es conclou amb la proposta d’una llista genèrica de criteris d’ajuda a la programació d’exposició, per al seu ús a l’hora de prendre decisions sobre la programació per museus i organitzacions d’art.
Tot seguit, es presenta l'estudi de cas de CaixaForum, on s’implementa el nou mètode completament. En aquest estudi s’utilitza un conjunt de dades objectives proporcionades per la institució, fet que el fa més precís i realista.
Finalment, l'estudi de la literatura, les entrevistes realitzades, la proposta inicial del mètode a 14 museus, i la implementació a CaixaForum conclou amb uns resultats que permeten suggerir aquest nou mètode com a pioner i innovador al sector de la gestió cultural. A més, suggereix que l'aplicació d'un mètode formal milloraria, ajudaria i optimitzaria el procés de presa de decisions a la programació d'exposicions
The role of forgiveness in disclosure and victim suport after a patient safety incident
No full textIn the healthcare field, we know patient safety incidents are unfortunate events that occur. Two groups are affected by these incidents: Patients become first victims and the professionals involved turn into second victims. All of them need adequate support. The main objective of this dissertation is to determine if forgiveness can play a significant role in the aftermath of a medical error. To achieve this goal, three studies are presented. The first study is dedicated to the experience of forgiveness of the patient or their family members, after submitting a medical complaint, related to an adverse event. By means of a telephone survey, we explored whether they received an apology, as well as whether they forgave the professionals involved. The second study explores the need for forgiveness of professionals after a patient safety incident, using a quantitative methodology. Finally, the third study is a qualitative approach to the need for forgiveness in professionals who have experienced a patient safety incident. Results indicated that forgiveness contributes to patients’ or relatives’ wellbeing, as well as that of professionals. Knowing if the patients have forgiven helps professionals in their recovery process as second victims. These findings suggest that developing interventions, where forgiveness is facilitated between first and second victims, contribute to both parties’ welfare.En el campo de la salud ocurren incidentes relacionados con la seguridad del paciente. Dos grupos se ven afectados por estos incidentes: los pacientes, quienes se convierten en primeras víctimas y los profesionales implicados, conocidos como segundas víctimas. Todos necesitan el apoyo adecuado. El objetivo principal de esta tesis doctoral es determinar si el perdón puede tener un rol significativo en el periodo posterior a un error médico. Para lograr este objetivo, se presentan tres estudios. El primer estudio está dedicado a la experiencia del perdón del paciente o de sus familiares después de presentar una reclamación relacionada con un evento adverso. A través de una encuesta telefónica exploramos si recibieron disculpas, así como si perdonaron a los profesionales involucrados. El segundo estudio explora la necesidad de perdón de los profesionales después de un incidente de seguridad del paciente desde un enfoque cuantitativo. Finalmente, el tercer estudio es una aproximación cualitativa a la necesidad de perdón en profesionales que vivieron un incidente de seguridad del paciente. Los resultados indicaron que el perdón contribuye al bienestar de los pacientes o familiares, así como al de los profesionales. Saber que los pacientes los han perdonado contribuye a su recuperación como segundas víctimas. Estos resultados sugieren que el desarrollo de intervenciones en las que se facilita el perdón entre la primera y la segunda víctima favorece al bienestar de ambas partes
Architecture of Computational Ecosystems
No full textIndustry 4.0 ha transformado rápida y significativamente la industria AEC a nivel mundial desde principios de la década de
2000. La profesión profesional de la arquitectura alográfica hasta finales de la década de 1990 ha visto un cambio de
paradigma hacia una práctica más autográfica después de la inclusión del algoritmo en el desarrollo tradicional de la forma
construida a través de los medios del diseño. Este advenimiento del algoritmo en la industria AEC viene con un sólido
soporte de infraestructura del aumento sin precedentes del diseño computacional y la fabricación digital. Al observar la
tasa de progreso tecnológico, es muy probable que el diseño computacional se vuelva más autónomo y la fabricación digital
se vuelva más impulsada por los datos. Debido a esta mayor probabilidad en la ubicuidad del algoritmo, el diseño como
herramienta para la racionalización de la forma, el espacio y el cerramiento y el diseño como herramienta para la creación
de un documento de construcción se encuentra en el umbral de volverse redundante. La investigación y esta tesis se basan
en el supuesto de que el diseño sería reemplazado por una lógica comunicacional entre la forma construida y el algoritm
G1-Cdk modulation by time and stress
No full textThe cell cycle is regulated at different layers of control in either homeostatic or non-homeostatic conditions. Hence, in
this work we analyse how time and stress modulate the cell cycle through the activity of the G1 Cdk.
Cell growth and division are coordinated processes that ensure life perpetuation with optimal cell fitness. One
fundamental trait that emerges from this interplay is cell size. Despite being a seemingly basic attribute, little is known
about the molecular machinery that ensures a homeostatic cell size control. In budding yeast, cell size control is mostly
established in G1 and relies on the machinery that regulates the Start checkpoint transition. It is at this point where the
G1 Cdk, formed by the Cdc28 Cdk and cyclin Cln3, promotes the inhibitory phosphorylation of the Whi5 repressor at the
same time that activates the function of RNA polymerase II at specific SBF/MBF loci. Three models have been proposed
to orchestrate these factors in size control: sizers, timers, and adders. So far, cell size control has been reported to be
exerted through the dilution of Whi5 repressor acting as sizer. Even so, cell size still depicts high single-cell variability and
thus warms the debate about a stochastic or deterministic size control. Favouring the latter, our work adds a time-
dependent control layer executed by the interplay of APCCdh1, the mitotic-exit protein-degradation machine, Mad3, a
centromeric-signalling protein, and Cln3, the G1 cyclin. APCCdh1 is activated during exit from the previous mitosis and
degrades Mad3 decreasing its protein levels as cells progress through G1. At the same time, since Mad3 actively
participates in the degradation of Cln3 by SCF, levels of active G1 Cdk increase in the nucleus throughout G1 until Start,
where cells become committed to enter the next cell cycle. Our model bestows a timer control in G1 emerging from the
intertwined coordination of APC and SCF degradation machineries.
Aside of its role in the cell cycle, here we show that the G1 Cdk is also an active regulator of cell fitness under stress
conditions. Many strategies conform the so-called stress response and its adaptation to a wide range of stresses and
intensities. Among them, the rapid formation of stress granules (SGs) upholds cell survival and growth recovery to optimal
levels upon stress relief. Stress granules are membraneless condensates rich in translationally-inhibited mRNAs and RNA-
binding proteins. Their internal multivalent interactions settle a proper thermodynamic environment that generates the
formation of protein-RNA assemblies by liquid-liquid phase separation. Among the diverse transcriptome and proteome
composition of SGs, we have found Whi8 as a key element that connects the stress response to the cell cycle control
machinery. Whi8 modulates the budding volume and interacts with both the CLN3 mRNA and the Cdc28 kinase.
Interestingly, Whi8 is also a bona fide component of SGs that recruits Cdc28 and the CLN3 mRNA into these condensates.
The consequence of this recruitment directly influences on both the kinetics of SG dissolution and the inactivation of the
yeast Cdk. Our results designate Caprin1 as the mammalian functional homolog of Whi8 that interacts with Cdk4 and the
mRNA of cyclin D1. In summary, the G1 Cdk favours disassembly of stress granules which, in turn, inhibit the activity of
the Cdk. This mutual inhibition relationship generates a bistable system that ensures a rapid and abrupt SG formation
only when stress exceeds a level that would otherwise endanger cell viability.El cicle cel·lular regula diferents nivells de control tant en condicions homeostàtiques com no homeostàtiques. En aquest
treball analitzem com el temps i l'estrès modulen el cicle cel·lular a través de l'activitat de la Cdk de G1.
El creixement cel·lular i la divisió són processos coordinats que asseguren la perpetuació de la vida amb una adaptació
òptima. Un tret fonamental que sorgeix d'aquesta interacció és la mida de la cèl·lula. Tot i ser un atribut aparentment
bàsic, es coneix poc sobre la maquinària molecular que assegura un control de la mida de la cèl·lula homeostàtica. En el
llevat de gemmació, el control del tamany cel·lular s'estableix principalment en G1 i es basa en la maquinària que regula
la transició del punt de control d’Start. És en aquest punt on el complex format per la Cdk Cdc28 i la ciclina Cln3 promou
la fosforilació inhibidora del repressor Whi5 al mateix temps que activa la funció de l'ARN polimerasa II en el loci SBF/MBF.
S'han proposat tres models que poden executar aquests factors per controlar el tamany cel·lullar: “sizers”, “timers” i
“adders”. Fins ara, el repressor transcripcional Whi5 ha estat reportat com modulador del control del volum de la cèl·lula
a travès de la seva dilució. Tot i així, la mida cel·lular encara mostra una gran variabilitat a nivell de cèl·lula única i ,per
tant, això escalfa el debat sobre si el control de la mida és estocàstic o determinista. Afavorint aquesta darrera opció, el
nostre treball afegeix un nivell de control dependent del temps i executat per la interacció de l’APCCdh1 (la màquina de
degradació de proteïnes de sortida mitòtica), Mad3 (una proteïna de senyalització centromèrica) i Cln3, la ciclina de G1.
L'APCCdh1 s'activa durant la sortida de la mitosi anterior i degrada Mad3 reduint els seus nivells a mesura que les cèl·lules
progressen en G1. Al mateix temps, donat que Mad3 participa activament en la degradació de Cln3 per SCF, els nivells de
Cdk actiu augmenten en el nucli durant G1 fins a Start, on les cèl·lules estableixen l’entrada en el següent cicle cel·lular.
El nostre model proporciona un control de temps en G1 que sorgeix de la coordinació entrellaçada de les màquines de
degradació APC i SCF.
A més del seu paper en el cicle cel·lular, hem demostrat que la Cdk de G1 també és un regulador actiu de la supervivència
cel·lular en condicions hostils. Moltes estratègies conformen l'anomenada resposta a estrès i la seva adaptació a diferents
tipus d'estrès i intensitat. Entre ells, la ràpida formació de grànuls d'estrès manté la supervivència cel·lular i la recuperació
del creixement a nivells òptims post-estrès. Els grànuls de l'estrès són condensats sense membrana rics en ARN missatgers
(ARNm) no traduïts i proteïnes d'unió a l'ARN. Les seves interaccions internes multivalents s'estableixen en un entorn
termodinàmic adequat que facilita associacions de proteïna-ARN que genera separació de fase líquida. Entre la diversa
composició transcriptòmica i proteòmica dels grànuls d’estrès, hem trobat Whi8 com un element clau que connecta la
resposta d'estrès amb la maquinària de control del cicle cel·lular. Whi8 modula el volum de gemmació i interacciona tant
amb l'ARN missatger de CLN3 com amb la Cdk Cdc28. Curiosament, Whi8 és també un component canònic de grànuls
d’estrès que recluta Cdc28 i el mRNA de CLN3 en aquests condensats. La conseqüència d'aquest reclutament influeix
directament en la cinètica de la dissolució dels grànuls d’estrès i la inactivació de la Cdk de llevat. Paral·lelament, els
nostres resultats designen Caprin1 com l'homòleg funcional de Whi8 en mamífer ja que interacciona amb Cdk4 i l'ARNm
de la ciclina D1. En resum, la Cdk de G1 afavoreix la dissolució dels grànuls d'estrès que, al seu torn, inhibeixen l'activitat
de la Cdk. Aquesta relació d'inhibició mútua genera un sistema biestable que assegura una formació ràpida i abrupta dels
grànuls d’estrès només quan aquest supera un nivell que podria posar en perill la viabilitat cel·lular
Surgical extrusion for the clinical crown lengthening: a 12-months clinical study.
No full textHoy en día existen tres opciones de tratamiento ante la invasión del espacio biológico y la falta de ferrule: el alargamiento de corona quirúrgico, la extrusión ortodóntica y la extrusión quirúrgica. Se trata de un ensayo clínico que evalúa la supervivencia y el éxito de la extrusión quirúrgica. El objetivo de la presente investigación fue evaluar la supervivencia y el éxito del diente, el rebote del tejido blando, y la satisfacción del paciente tras la extrusión quirúrgica en dientes unirradiculares a 12 meses. El resultado de esta investigación reveló una supervivencia y un éxito del 100 y el 92.3 %, respectivamente. En cuanto al éxito periodontal, no se encontró un rebote de tejido blando estadísticamente significativo. Además, se observó una mejora estadísticamente significativa del índice gingival y del sangrado al sondaje, una mejora del sondaje periodontal, y una curación periapical completa sin ninguna reabsorción radicular en ningún caso
Canvis a l’epidemiologia de Klebsiella pneumoniae productora de β-lactamasa d’espectre estès.
No full textKlebsiella pneumoniae productora de β-lactamasa d’espectre estès (KpBLEE) s’ha associat tradicionalment amb infeccions
relacionades amb l’assistència sanitària i amb brots hospitalaris.
Aquest microorganisme ha experimentat un gran canvi en el tipus de β-lactamasa que vehiculitza: fins al final de la dècada
dels 90 les soques KpBLEE eren portadores dels enzims SHV i TEM i eren, principalment, d’origen hospitalari i a l’inici del segle XXI
emergeixen els enzims CTX-M que provoquen que l’epidemiologia variï ràpidament i es constata l’enzim CTX-M-15 com el més
prevalent.
Els brots nosocomials per KpBLEE productora deCTX-M-15 presenten unes característiques diferents dels causats per soques
productores de SHV o TEM: es distribueixen àmpliament per les diferents unitats d’un hospital, la mortalitat és més baixa i són
freqüentment policlonals.
A la nostra epidemiologia local ens va sorprendre que alguns pacients amb infeccions per KpBLEE diagnosticades a l’hospital
eren definides com a comunitàries per l’absència de factors de risc associats amb l’atenció sanitària.
Probablement, existeixin reservoris d’aquest patogen fora de l’hospital. Sabem que existeix una continuïtat entre l’àmbit
hospitalari i el comunitari, de tal manera que els microorganismes poden procedir d’un d’aquests àmbits i disseminar-se a l’altre.
Per tant, la hipòtesi del treball és que KpBLEE ha passat de ser un patogen exclusivament nosocomial a ser un patogen que
també es troba a la comunitat, especialment a soques productores de CTX-M-15.
L’estudi s’ha dut a terme a l’Hospital Universitari Mútua Terrassa, Barcelona, hospital amb 400 llits amb una mitjana anual
de 97.524 estades i els seus 9 centres d’assistència primària (CAPs) que atenen a una població d’uns 350.000 habitants.
En el primer article s’han estudiat les infeccions del tracte urinari per KpBLEE diagnosticades als CAPs en el període 2010-
2014.
La prevalença de les ITU d’origen comunitari (ITU-Co) per KpBLEE va augmentar d’un 2,4% al 2010 al 10,3% el 2014 (p=0,01),
mentre que les causades per K. pneumoniae no productora de BLEE van restar estables (7,5% el 2010 i 8,5% el 2014; P=0.08).
Els factors de risc associats a ITU-Co degudes a KpBLEE van ser l’exposició a les cefalosporines i el ser resident d’un centre
sociosanitari o residència.
Quasi 2/3 dels casos van ser d’origen estrictament comunitari.
Els enzims CTX-M-15 van ser els més freqüents.
En el segon article es va realitzar un estudi prospectiu de cohorts durant l’any 2015 a l’Hospital Universitari Mútua de
Terrassa. Es van incloure tots els pacients adults nous consecutius amb aïllament de KpBLEE a qualsevol mostra clínica obtinguda per
pràctica de rutina clínica. Els pacients amb antecedents d’infecció / colonització prèvia per KpBLEE i els pacients ingressats a la Unitat
de Cures Intensives van ser exclosos .
Es van identificar 60 casos consecutius i no es va detectar cap cas de transmissió creuada.
Les infeccions o colonitzacions es van classificar com a adquirides a l’hospital (52%), relacionades amb l’assistència (40%) i
adquirides a la comunitat (8%).
Es va detectar una elevada diversitat genètica. Mitjançant rep-PCR les 60 soques es van classificar en 36 patrons i per MLST
es van identificar 16 seqüenciotips.
En el 96,7% de les soques la β-lactamasa d’espectre estès va ser CTX-M-15.
Els dos estudis presentats han permès aclarir part de l’epidemiologia de la KpBLEE al nostre àmbit. Per una banda hem
identificat infeccions d’origen veritablement comunitari i per l’altra hem constatat una gran diversitat genètica entre les soques
aïllades a nivell nosocomial sense poder demostrar transmissió creuada.
Aquestes dades ens podran ajudar, tant, a la racionalització de les polítiques de control d’infecció durant l’ingrés hospitalari,
valorant en quins pacients amb KpBLEE i a quines àrees de l’hospital caldria realitzar precaucions de contacte o seria suficient amb
precaucions estàndard, així com també ajudar a realitzar el disseny dels tractaments empírics en funció dels factors de risc de KpBLEE
per tal d’optimitzar l’ús d’antibiòtics
CDK-mediated phosphorylation of Yku80 and its role in DNA repair
No full textDNA double-strand breaks (DSBs) are considered the most deleterious lesions of DNA and they are
repaired by means of two main mechanisms: homologous recombination (HR) and non-homologous endjoining (NHEJ). These mechanisms are regulated throughout the cell cycle being HR restricted to the S/G2
phases while NHEJ is active during the different phases of the cell cycle. Here I presented evidence of
NHEJ regulation by CDK phosphorylation of one of the key proteins of the NHEJ repair pathway, Yku80.
Yku80 is phosphorylated both in vitro and in vivo by the CDK Pho85 in association with the G1 cyclin Pcl1.
A non-phosphorylatable version of Yku80 (yku80-S623A) shows increased NHEJ activity, reduced HR
events and higher sensitivity upon bleomycin treatment, a DSB-inducing agent, specifically when DNA
damage was induced during the G2 phase of the cell cycle. Interestingly, the overexpression of the nonphosphorylatable version of human Ku80 (Ku80T629A) increased bleomycin sensitivity in different cancer
linessuggesting Ku80 phosphorylation and its role in DSB repair regulation might be conserved. Thus, the
results presented in this work provide evidence of a new mechanism to regulate DSB repair pathway
choice by CDK-mediated phosphorylation of Yku80
MINIMALLY INVASIVE DENTAL STRATEGIES FOR BONE REGENERATION AND ENDODONTIC TREATMENTS
No full textNowadays, the most common solution to maintain the teeth of patients that have suffered from a traumatism or a profound caries
and have ended with root canal infection is to perform a root canal treatment. For this purpose, Gutta-percha (GP) is one of the
main materials used to fill root canals, presenting excellent biocompatibility and good sealing ability. However, GP poor bonding
ability to dental tissues has led to high failure rates in endodontic treatments. To address these challenges, many studies have
performed research to revise GP. Among the strategies that are being explored as novel endodontic materials, bioactive elements
are a promising strategy to improve root canal treatments. For instance, silica based microspheres (SiMS) are an example of
bioactive elements that present an active surface and chemical composition that may provide a stronger adhesion to dentin tissue,
biocompatibility and the possibility to serve as a possible drug delivery system.
In the cases in which the patient presents a more advanced dental pathology, which has led to bone loss surrounding the tooth,
the treatment of choice is bone regeneration through a natural bone graft. This is the best option since it presents the same
composition as the bone, containing cells with osteogenic potential and growth factors that stimulate cells differentiation into
osteoblasts, among others. Nevertheless, this type of grafts present some drawbacks, such as pain, risk of infection, possible
disease transmission and limited availability. For this reason, synthetic bone grafts research is one of the main proposals in
regenerative medicine. This branch of medicine is based on the development of new biomaterials with the objective of increase
the bone healing capacity and, more specific in the dentistry field, to prevent or eliminate bacterial infections at the same time.
The present thesis is divided in two parts: i) a treatment focused on the dental system and ii) a treatment focused on the bone
system. The first part presents the fabrication of a biomaterial to enhance the GP sealing ability and its bonding capacity with the
dental tissue in endodontic treatments; in the second part, two strategies to improve maxillary bone regeneration are presented:
the first one through the in vitro study of a low level laser to study its osteogenic effect and cellular proliferation; the second one
through the fabrication plus optimization of a biomaterial with a drug sustained release for its potential use as a synthetic bone
graft
Strategies to induce vascularization: angiogenesis stimulation and tissue engineering blood vessels
No full textAngiogenesis, which results in a capillary network formation, is one of the crucial events that take place when there is tissue damage, being critical for successful tissue regeneration. It does not only allow the arrival of oxygen, nutrients and waste removal, but it also allows the arrival of progenitor cells necessary to induce tissue restoration. However, when there is an excessive damage, tissues are unable to regenerate by themselves. During the last decades, tissue engineering emerged as an alternative to improve tissue regeneration, with the combination of biomaterials (which serves as scaffolds), cells and/or stimulatory molecules. Therefore, one of the aims of tissue engineering is to incorporate stimulatory molecules within scaffolds to promote blood vessel formation for successful tissue regeneration and integration. Alternatively, there are some clinical situations in which high caliber vessels are needed instead of capillary network formation. An example would be with cardiovascular diseases (CVD), such as atherosclerosis or aneurysms, in which blood vessel replacement is needed. Autologous and xenogeneic grafts present some limitations, mainly risk of disease transmission and shortage of donors. Therefore, tissue engineered blood vessels (TEBVs) emerged as a promising alternative.
Regarding angiogenesis, generally, growth factors have been incorporated within scaffolds as molecules of choice to stimulate blood vessel formation. Although they have demonstrated a proper angiogenic response, they present some limitations, such as delicate handling properties and short half-life. As naturally found in human body, ions have demonstrated to be a promising alternative, being able to stimulate cellular functions, such as blood vessel formation. However, sometimes there is no consensus about the appropriate non-toxic and therapeutic doses, due to a lack of concentration screening studies before introducing them into the scaffolds. Regarding TEBVs, different approaches have been described for their development. However, they usually include several manufacturing steps and additional biomaterial patterning or additional stimulus to acquire native vascular cell alignment.
This thesis is focused on angiogenesis stimulation and TEBVs, divided in two main blocks: i) development of a drug delivery system (DDS) with the incorporation of ions to stimulate early phases of bone regeneration, including angiogenesis; ii) development of TEBVs through extrusion-based approach.
In the first part, an initial screening of different concentrations of therapeutic ions was performed to assess non-toxic and therapeutic concentrations in angiogenesis and osteogenesis, with endothelial cells (ECs) and human mesenchymal stem cells (hMSCs), respectively. Results allowed establishing therapeutic doses of both ions for blood vessel formation, although they showed impairment when tested for osteogenic differentiation. These ions were then incorporated within a biomaterial to allow forming a DDS, showing that the incorporated therapeutic ions could have antibacterial and angiogenic potential, allowing a sequential delivery of both ions. The designed DDS consisted of a fiber like structure incorporating hydroxyapatite based microparticles which could potentially be used for bone tissue regeneration.
In the second part, TEBVs were successfully developed with extrusion-based approach in one single step procedure. Moreover, specific vascular cell types were incorporated, with high cell survival and presenting native cell alignment and some vasoactive functionality. Furthermore, we could improve their mechanical properties by extruding TEBVs with high concentrations of collagen, allowing their perfusion with arterial shear stress. Further studies are required to prove their functionality and maturation, with the potential to be used as blood vessel replacement or even vascular disease modelingL’angiogènesis, que dona lloc a la formació de xarxes capil·lars, és un dels esdeveniments més importants que té lloc quan hi ha dany als teixits, sent fonamental per aconseguir la regeneració dels teixits. No només permet l’arribada d’oxigen, nutrients i eliminació de residus, sinó que també permet l’arribada de cèl·lules progenitores necessàries per induir la restauració dels teixits. Tot i així, quan es produeix un dany gran, els teixits no poden regenerar-se per si mateixos. En les darreres dècades, l’enginyeria tissular va sorgir com una alternativa per millorar la regeneració de teixits, amb la combinació de biomaterials (que serveixen com a bastides), cèl·lules i/o molècules estimuladores. Així doncs, un dels objectius de l’enginyeria de teixits és la incorporació de molècules estimuladores en els biomaterials per promoure la formació de vasos sanguinis per aconseguir amb èxit la regeneració de teixits i la seva integració en l’hòspeda. Alternativament, hi ha algunes situacions clíniques en les que es necessita vasos sanguinis grans en comptes de xarxes capil·lars. Un exemple el trobem amb les malalties cardiovasculars, com l’arterioescleròsi o aneurismes, en els quals és necessari un recanvi del vas sanguini. Els empèlts autòlegs i xenogènics s’han usat com a material substitutori, però presenten algunes limitacions, principalment el risc de transmissió de malalties i escassetat de material o donants. Així doncs, l’enginyeria tissular de vasos sanguinis va sorgir com una alternativa prometedora.
Generalment, pel que fa l’angiogènesis, els factors de creixement s’han incorporat en els biomaterials com a molècules d’elecció per estimular la formació de vasos sanguinis. Tot i que han demostrat induir una resposta angiogènica adequada, presenten algunes limitacions, com ara propietats delicades per la seva manipulació i una vida de curta durada. Per altra banda, els ions, que es troben de manera natural en el cos humà, han demostrat ser una alternativa prometedora, ja que són capaços d’estimular funcions cel·lulars com seria la formació de vasos sanguinis. Tanmateix, no hi ha un ampli consens respecte les concentracions apropiades que no siguin tòxiques i que indueixin un efecte terapèutic, degut a la falta d’estudis previs on es faci un cribatge abans d’introduir-los en els biomaterials. Pel que fa a l’enginyeria tissular de vasos sanguinis, s’han descrit diferents metodologies per desenvolupar-los. Tot i així, aquests mètodes inclouen diversos passos i l’addició de patrons addicionals en els biomaterials o estímuls addicionals per induir l’alineament cel·lular similar als vasos nadius.
Aquesta tesi es centra en l’estimulació de l’angiogènesi i l’enginyeria tissular de vasos sanguinis, dividida en dos blocs principals: i) el desenvolupament d’un sistema d’alliberació de fàrmacs amb la incorporació de ions per estimular fases primerenques de la regeneració de l’ós, incloent l’angiogènesi; ii) el desenvolupament de vasos sanguinis per enginyeria tissular mitjançant un mètode basat en l’extrusió.
En la primer part, es va fer inicialment un cribatge amb diferents concentracions de dos tipus de ions terapeutics per determinar quin rang de concentracions no eren tòxiques i tenien un efecte terapèutic en l’angiogenesi i l’osteogènesis, usant cèl·lules endotelials i cèl·lules mesenquimals humanes, respectivament. Els resultats obtinguts van permetre establir un rang de concentracions terapèutiques dels dos ions per la formació de vasos sanguinis, però van mostrar un efecte deleteri quan es van usar per induir la diferenciació òssia. Posteriorment, es va desenvolupar un sistema d’alliberació de fàrmacs on es van incorporar aquests ions, demostrant que els ions terapèutics incorporats poden tenir un potencial antimicrobià i angiogènic, permetent l’alliberació seqüencial d’ambdós ions. El sistema d’alliberació de fàrmacs dissenyat consistia en una estructura similar a una fibra incorporant micropartícules amb contingut d’hidroxiapatita que potencialment es podria utilitzar per la regeneració de teixit ossi.
En la segona part, els vasos sanguinis desenvolupats per enginyeria tissular van ser creats satisfactoriament mitjançant el mètode d’extrusió, involucrant un sol pas. A més a més, es va poder incorporar els tipus cel·lulars vasculars específics, amb una alta taxa de viabilitat i presentant l’alineament cel·lular nadiu i certa functionalitat vasoactiva. Posteriorment, es va poder millorar les propietats mecàniques extruint aquests vasos amb concentracions altes de col·lagen, permetent la seva perfusió amb un shear stress arterial. Es requereixen estudis addicionals per demostrar la seva funcionalitat i maduració, amb el potencial de ser usats com a reemplaçament de vasos sanguinis o, fins i tot, com a model de malalties vasculars