Desarrollo y caracterización de andamios biodegradables para sustitución ósea mediante ingeniería tisular

Resumen

La Ingeniería de Tejidos es un área multidisciplinaria que pretende entre otras cosas, desarrollar sustitutos biológicos que permitan mantener, mejorar o sustituir la función de un órgano o tejido dañado disminuyendo así problemas relacionados con la falta de donantes y rechazos del sistema inmunológico. Dentro de este contexto, la idea es desarrollar andamios 3D temporales que sirvan de soporte inicial y sean capaces de degradarse de forma gradual, transfiriendo las cargas progresivamente al nuevo hueso. A su vez, estos andamios deben ser biocompatibles y permitir la migración, crecimiento y diferenciación celular con el fin de regenerar el tejido dañado. El principal objetivo de esta tesis es el desarrollo y la caracterización de andamios compuestos de ácido poliláctico (PLA), partículas de vidrio de fosfato de calcio (G5) y diferentes concentraciones de ácido hialurónico (Hyaff11p75) para posibles aplicaciones en regeneración ósea. El desarrollo de la tesis se presenta en los siguientes capítulos. En el capítulo 1 se detalla el estado del arte. El capítulo 2 se explica el desarrollo y caracterización de los andamios tridimensionales porosos compuestos de ácido poliláctico (PLA), vidrio (G5) y diferentes concentraciones de ácido hialurónico (Hyaff11p75). En este capítulo se determinan las propiedades mecánicas, porosidad, morfología y propiedades térmicas de dichos materiales. En el capítulo 3 se presenta la elaboración y caracterización de películas de materiales compuestos con diferentes concentraciones de ácido hialurónico (Hyaff11p75) con la finalidad de determinar sus propiedades superficiales como mojabilidad, energía superficial, topografía y morfología. La información obtenida en este capítulo permitirá hacer un mejor análisis y establecer relaciones de las interacciones entre los diferentes materiales compuestos y la respuesta biológica en condiciones in vitro. En el capítulo 4 se presentan los mecanismos de degradación de los tres materiales utilizados en esta tesis doctoral, es decir, andamios fabricados a partir de ácido poliláctico (PLA), ácido hialurónico (Hyaff11p75) y partículas de vidrio de fosfato de calcio (G5). Además, se muestran los resultados obtenidos durante el estudio de degradación llevado a cabo durante 8 semanas en medio fisiológico simulado (SBF). Se determinaron la morfología de los andamios, pérdida de masa, las variaciones de la porosidad, liberación de iones Ti y propiedades térmicas para evaluar la evolución de los materiales durante el proceso de degradación in vitro. En el capítulo 5 se muestran los resultados obtenidos del cultivo celular con células osteoblásticas (Saos-2) sobre los materiales en condiciones in vitro. En este capítulo se muestran estudios de citotoxicidad realizados en contacto directo con los materiales, así como con los extractos (obtenidos de los diferentes materiales) para evaluar el efecto de sus productos de degradación y de los diversos sustratos en contacto directo con las células. Además, se muestra información relacionada con la proliferación y diferenciación celular. Los resultados obtenidos a partir de los diferentes estudios realizados indican que las diversas concentraciones de ácido hialurónico (Hyaff11p75) utilizadas permitieron la obtención de andamios con diferentes propiedades físico-químicas, las cuales influyeron en las propiedades mecánicas, degradación y comportamiento biológico en condiciones in vitro. De lo anterior, podemos concluir que las diferentes concentraciones de ácido hialurónico utilizadas en los andamios parecen no favorecer la regeneración de tejido óseo, por esta razón en el capítulo 6 se proponen diversas modificaciones con la finalidad de obtener un biomaterial con posibles aplicaciones en la regeneración de tejido óseo. En este capítulo también se presenta una serie de conclusiones generales de esta tesis doctoral.