Desarrollo de scaffolds de Polihidroxialcanoato mediante liofilización, biofuncionalizados químicamente para su potencial aplicación en ingeniería de tejidos

Abstract

RESUMEN: Las lesiones óseas y cartilaginosas, bien sean provocadas por un trauma o una enfermedad, disminuyen la calidad de vida del paciente ya que afecta su desempeño social, laboral y educativo. Actualmente el desarrollo de implantes, tratamientos o intervenciones quirúrgicas para hacer frente a estas lesiones no cumplen a cabalidad la función propia del tejido afectado, es por ello que la Ingeniería de Tejidos (IT) surgió como una propuesta de regeneración del tejido más que el reemplazo del mismo y puede ser un tratamiento eficaz para el tratamiento de estas lesiones óseas. Este proyecto pretende el desarrollo de un scaffold polimérico que permita la reconstrucción del tejido, al mismo tiempo que se degrada; para ello se fabricaron scaffolds mediante la técnica de liofilización utilizando polihidroxialcanoato (PHA) como polímero, ya que es natural y degradable, además se implementó una técnica de biofuncionalización química para mejorar la interacción polímero-tejido y garantizar la estimulación del tejido circundante. Para caracterizar los scaffolds obtenidos se realizaron pruebas con Infrarrojo con Transformada de Fourier (FTIR) (para la composición química), SEM (para la morfología), pruebas de estabilidad, ensayos mecánicos (para la resistencia mecánica) y evaluación biológica. El mejor scaffold obtenido para la aplicación de reemplazo de cartílago articular fue el tratamiento 10 % de PHA y 75 % de agua, la decisión fue tomada, descartando los tratamientos que no cumplieron con los requerimientos del scaffold para su aplicación, como son poros interconectados, resistencia mecánica adecuada para cumplir los requerimientos mecánicos del tejido cartilaginoso y velocidad de degradación comparable con casos prometedores de la literatura. Los tratamientos fueron descartados así: morfológicamente todos los tratamientos estuvieron en un rango adecuado, ecánicamente los tratamientos exhibieron valores bajos y se descartaron aquellos que no cumplieron con los requisitos de los scaffold sintéticos que reporta la literatura, estos incluyeron los tres tratamientos de 7.5 % de PHA y el tratamiento 10 % de PHA y 90 % de agua, finalmente, en las pruebas de estabilidad, el tratamiento que más cerca estuvo de la velocidad de degradación de los scaffolds sintéticos según la literatura fue 10 % de PHA y 75 % de agua. A pesar que la evaluación de la citotoxicidad de los scaffolds no presentó resultados adecuados, se considera necesario continuar investigando en procesos de purificación del material para eliminar trazas de solvente, que generen el efecto tóxico del scaffold.

ABSTRACT: Bone and cartilage lesions, (result of trauma or disease), affect the quality of life of people, and interfere with their social, work and education life. Currently the solutions for these lesions are no satisfactory. The tissue engineering (IT) works in the tissue regeneration and works little in tissue replacement. The project aims is to develop a polymeric scaffold for tissue reconstruction while the scaffold is degraded. Freezer-Drying will be used for scaffold construction with a natural and degradable polymer calls it polyhydroxyalkanoate. The scaffold were biofunctionalization with chemical techniques for improve the polymer-tissue interaction and there stimulation of the host tissue. FTIR test, SEM, stability test, mechanical test and biological test, were used for characterize the scaffold proprieties. 10 % PHA and 75 % water treatment was the best scaffold in the experimental process; the choice obeyed the scaffolds characteristics such as cartilage graft, as interconnected porous, mechanical strength suitable to replacement cartilaginous tissue and degradation rate similar to literature cases. The choice was the next: morphologic characteristics were adequate, mechanical behavior was lower, three treatments of 7.5% PHA and the treatment 10% PHA and 90% water were discarded because they didn`t meet the requirements of the synthetic scaffold reported by the literature. Finally 10 % PHA and 75 % water treatment was closest to the degradation rate of synthetic scaffolds according to the literature, in the stability test. The cytotoxicity test of the scaffolds didn`t present adequate results, but is necessary to continue investigating purification process of the material to eliminate traces of toxic solvent.