Browsing by Author "Veloso Giménez, Valentina del Carmen"

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    Development and ex vivo evaluation of a photosynthetic oxygenation solution for renal graft preservation
    (2024) Veloso Giménez, Valentina del Carmen; Egaña, José T.; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    En la actualidad, la escasez de órganos para trasplante es un problema creciente a nivel mundial. De hecho, se estima que solo un 25% de los pacientes en lista de espera reciben un órgano y son trasplantados. Uno de los problemas fundamentales en el área de trasplante, radica en las técnicas de preservación, las que buscan mantener la integridad del órgano desde su obtención hasta su implantación. La técnica gold standard es la preservación estática en frío, donde el órgano se mantiene de manera estática y a baja temperatura para disminuir la demanda metabólica de oxígeno, lo que permite mantener al injerto por mayor tiempo. En esta técnica, la condición de isquemia (interrupción del flujo sanguíneo) genera hipoxia (baja concentración de oxígeno en el tejido), lo que seguido de la reperfusión (restauración del flujo sanguíneo) induce una cascada de daño oxidativo gatillada por el aumento abrupto de la concentración de oxígeno en el tejido, lo que se potencia con el efecto negativo de la hipotermia y termina ocasionando un daño grave al órgano, cuya magnitud depende del tipo de injerto (de criterio estándar o expandido) y del tiempo de isquemia. Para solucionar este problema han surgido nuevas tecnologías que buscan emular las condiciones fisiológicas del órgano, siendo el oxígeno uno de los componentes claves. Para ello, han surgido diversas técnicas para la oxigenación ex vivo de injertos, tales como la persufluación y el desarrollo de transportadores artificiales de oxígeno. Sin embargo, en su mayoría estas últimas técnicas presentan varias limitaciones que restringen su aplicación clínica. En la última década, nuestro grupo de investigación ha propuesto una nueva estrategia para la oxigenación de tejidos basada en la fotosíntesis llevada a cabo por microalgas. Este manuscrito corresponde a la recopilación de 3 artículos científicos donde se desarrolló y validó el uso de una solución basada en microalgas para la preservación de órganos para trasplante.El objetivo de esta tesis consistió en oxigenar y preservar riñones aislados de rata mediante la perfusión con una solución fotosintética. Para ello, se desarrolló y luego mejoró una solución fotosintética basada en una solución fisiológica estándar y la microalga modelo Chlamydomonas reinhardtii, incorporando un agente oncótico para prevenir el edema tisular. Estas microalgas permanecieron viables luego de la incubación en la solución fotosintética, modificando levemente su morfología. La producción de oxígeno no fue afectada, mientras que la osmolalidad y viscosidad se mantuvieron en valores adecuados para que la solución pueda ser perfundida. Además, la solución no presentó efectos tóxicos en dosis bajas y moderadas en un modelo de toxicidad de larvas de pez cebra. Una vez desarrollada y caracterizada la solución, se determinó que era capaz de producir oxígeno suficiente para sustentar el metabolismo activo de larvas de pez cebra y láminas de riñón de rata. Más aun, la incubación por 24 horas de la solución fotosintética con láminas de riñón de rata en condiciones de hipoxia mejoró el contenido de ATP del tejido renal, sin afectar la viabilidad de las microalgas. Una vez validada la capacidad oxigenadora de la solución fotosintética, se perfundieron riñones de rata. El procedimiento de perfusión per se no generó daño en el tejido y las microalgas se distribuyeron de manera uniforme en el tejido renal, alcanzando médula y corteza, localizándose principalmente en glomérulos y vasos sanguíneos. Las rebanadas de riñón perfundidas con la solución fotosintética e incubadas en luz e hipoxia por 24 horas, presentaron mejor preservación del tejido en términos de tasa de consumo de oxígeno, reducción de MTT y contenido de ATP. Además, presentaron menor daño histológico evaluado mediante tinción H&E (hematoxilina & eosina), tinción PAS (ácido peryódico de chiff) y cuantificado mediante el score EGTI (daño endotelial, glomerular, tubular e intersticial). Finalmente, las microalgas permanecieron viables luego de la incubación en hipoxia y la perfusión intravascular.
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    Development of an implantable three-dimensional model of a functional pathogenic multispecies biofilm to study infected wounds
    (2022) Cárdenas Calderón, Camila Valentina; Veloso Giménez, Valentina del Carmen; González, Tamara; Wozniak Banchero, Aniela; García, Patricia; San Martín, Sebastián; Varas, Juan F.; Carrasco-Wong, Ivo; Vera, Mario; Egaña, José T.
    Chronic wounds cannot heal due to impairment of regeneration, mainly caused by the persistent infection of multispecies biofilms. Still, the effects of biofilm wound infection and its interaction with the host are not fully described. We aimed to study functional biofilms in physiological conditions in vitro, and their potential effects in health and regeneration in vivo. Therefore, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus and Enterococcus faecalis were seeded in collagen-based scaffolds for dermal regeneration. After 24 h, scaffolds had bacterial loads depending on the initial inoculum, containing viable biofilms with antibiotic tolerance. Afterwards, scaffolds were implanted onto full skin wounds in mice, together with daily supervision and antibiotic treatment. Although all mice survived their health was affected, displaying fever and weight loss. After ten days, histomorphology of scaffolds showed high heterogeneity in samples and within groups. Wounds were strongly, mildly, or not infected according to colony forming units, and P. aeruginosa had higher identification frequency. Biofilm infection induced leucocyte infiltration and elevated interferon-γ and interleukin-10 in scaffolds, increase of size and weight of spleen and high systemic pro-calcitonin concentrations. This functional and implantable 3D biofilm model allows to study host response during infection, providing a useful tool for infected wounds therapy development.
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    Photosynthetic Solutions for Organ Perfusion Based on Microalgae and Cyanobacteria Display Differential In Vitro and In Vivo Features for Intravascular Oxygenation
    (American Chemical Society, 2025) Becerra, Daniela; Vargas Torres, Valentina Isabel; Veloso Giménez, Valentina del Carmen; Gallardo Agüero, Daniela; Miranda Cárdenas, Miguel Angel; Hernández Pavez, Valentina; Gonzalez Quezada, Nicolás Marcelo Orlando; San Martín, Sebastián; Boric P., Mauricio; Egaña, José T.
    The delivery of photosynthetic microorganisms has emerged as a strategy for tissue oxygenation, offering a promising approach to treat several hypoxic conditions. Among these, intravascular photosynthesis has been proposed for ex vivo organ preservation; however, the most suitable photosynthetic microorganisms and their behavior during intravascular perfusion remain to be fully elucidated. Therefore, this study evaluates key properties of photosynthetic solutions for organ perfusion, based on the microalgaeChlamydomonas reinhardtii and the cyanobacterium Synechococcus elongatus. In vitro characterization showed that both microorganisms maintained viability, morphology, and oxygen production capacity in a Ringer’s lactate-based medium for at least 24 h, with both photosynthetic solutions exhibiting rheological properties compatible with organ perfusion. In vivo perfusion of rat kidneys demonstrates sustained hemodynamic stability, with S. elongatus showing lower variability in vascular resistance. Histological analysis revealed significant retention of both microorganisms within renal structures, with S. elongatus inducing less tubular damage. Additionally, biocompatibility assays with human endothelial cells and zebrafish larvae showed no significant cytotoxic effects of the photosynthetic solutions. These findings support the feasibility of using photosynthetic microorganisms for intravascular photosynthesis, highlighting S. elongatus as particularly promising due to its lower oxygen consumption in darkness and reduced tissue damage after perfusion. This work provides significant insights toward the development of biologically active perfusion systems for innovative preservation strategies for organ transplantation.