El disco intervertebral, un compartimento anatómico interpuesto entre los cuerpos vertebrales, juega un papel clave en la flexibilidad de la columna y la carga por compresión. Está compuesto por tres tejidos: el núcleo pulposo, el anillo fibroso y las placas terminales. Los cambios relacionados con la degeneración en la matriz extracelular del núcleo pulposo debido al envejecimiento o condiciones patológicas motivaron la presente investigación sobre el impacto de la reducción de proteoglicanos, el principal componente del núcleo pulposo sano, en sus propiedades fisicoquímicas y cambios fenotípicos celulares. Para imitar la matriz extracelular nativa, se desarrollaron construcciones tridimensionales que imitan el NP utilizando un hidrogel biomimético compuesto de colágeno tipo I, colágeno tipo II y proteoglicanos. Este sistema se fabricó utilizando un enfoque de abajo hacia arriba, empleando colágeno monomérico tipo I y II de alta pureza, que fueron inducidos a formar una estructura fibrilar reconstituida que se asemeja estrechamente al microambiente natural del NP. Se realizó una caracterización fisicoquímica integral a diferentes porcentajes de proteoglicanos utilizando microscopía electrónica de barrido (SEM), FTIR, pruebas reológicas y análisis de propiedades de retención de agua. El efecto de los cambios en el microambiente sobre el fenotipo de las células del núcleo pulposo se estudió mediante su encapsulación dentro de los diversos hidrogeles de colágeno-proteoglicano. Se realizó un análisis morfológico e inmunohistoquímico de las células para estudiar las vías de adhesión célula-matriz y la expresión del regulador celular factor 1 alfa inducible por hipoxia. Estos se vincularon al análisis de la síntesis de componentes de matriz extracelular sanos o patológicos. Los hallazgos revelan que la reducción del contenido de proteoglicanos en el tejido del núcleo pulposo desencadena una vía patológica, perjudicando las propiedades reológicas y de retención de agua. En consecuencia, los fenotipos celulares se alteran, induciendo la síntesis de colágeno tipo I en lugar de asegurar el proceso de remodelación fisiológica natural mediante la síntesis de colágeno tipo II y proteoglicanos. Identificar el umbral de contenido de proteoglicanos que desencadena estos cambios fenotípicos patológicos podría proporcionar nuevos marcadores diagnósticos y estrategias terapéuticas tempranas para la degeneración del disco intervertebral.