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Tesis

Desarrollo de muestras porosas reabsorbibles para crecimiento de células de la dermis

2014



Tesista Amelia Haydeé NIEVA RODRÍGUEZ 
Ingeniera Biomédica - Universidad Nacional de Tucumán - Argentina
Magíster en Ciencia y Tecnología de Materiales - Instituto Sabato UNSAM/CNEA - Argentina
Directora Dra. Élida Beatriz HERMIDA, CNEA, UNSAM, CONICET - Argentina
CodirectorDr. Carlos Oscar ARREGUI, INTI, UNSAM, CONICET - Argentina
Lugar de realizaciónGerencia Materiales - Centro Atómico Constituyentes - CNEA- Argentina
Fecha Defensa 26/11/2014
Jurado Dr. Alberto N. BOLGIANI,  CEPAQ (Hospital Alemán), USAL - Argentina
Lic. María Cristina INOCENTI, INTI Plásticos, UNSAM - Argentina
Dra. Agustina Mariana PORTU, CNEA, UCA, CONICET - Argentina
Código IS/T 151/14

Título completo

Desarrollo de muestras porosas reabsorbibles para crecimiento de células de la dermis

Resumen

El objetivo de este trabajo es desarrollar y optimizar el diseño de un andamiaje (scaffold) reabsorbible orientado a la regeneración de la piel. Para que este andamio asista a la adhesión y proliferación celular debe poseer poros interconectados con tamaño adecuado para tal fin, ser hidrófilo, tener una alta degradabilidad y baja citotoxicidad.
Dentro del marco de esta tesis, se seleccionó el copolímero poli (hidroxibutirato-co-hidroxivalerato) de la familia de los polihidroxialcanoatos (PHA) a ser empleado en la fabricación de andamios reabsorbibles. Este material presenta cualidades favorables en cuanto a toxicidad, degradación y propiedades mecánicas.
Se fabricaron andamios mediante el método de evaporación de emulsiones y se controló la porosidad, rugosidad e hidrofilidad hasta obtener la morfología y propiedades físico-químicas más adecuadas para la proliferación de células epiteliales.
Debido a que la cinética de biodegradación del andamio debe ser comparable a la cinética de regeneración tisular, se evaluó la degradación mediante un modelo in vitro. Finalmente se estudió in vitro la citotoxicidad, estableciéndose la influencia del agente surfactante en la viabilidad celular.
La literatura refiere un tamaño de poros mayor a 20 µm y menor 125 µm para el crecimiento y proliferación de fibroblastos. Esta característica se logra con una emulsión con un agregado de agua del 3% v/v. Se demostró que un bajo contenido de agente surfactante o un alto tiempo de elución favorece la adhesión celular. Mediante pruebas de adhesión de fibroblastos in vitro, y teniendo en cuenta que el contenido de surfactante no afecta el tamaño de poros, se estableció que 20% de surfactante en peso de polímero manifiesta citotoxicidad negativa, es decir, es adecuado para futuras pruebas in vivo.
El modelo de biodegradación in vitro empleando una lipasa de origen bacteriano, en condiciones de concentración, temperatura y pH fisiológicos, permitió establecer que, independientemente del contenido de agente surfactante los andamios presentaron un buen grado de biodegradabilidad, esperable en un producto de regeneración tisular.
En síntesis, los andamios elaborados con el copolímero poli (hidroxibutirato-co-hidroxivalerato) resultaron adecuados para la proliferación de fibroblastos, con una buena tasa de biodegradabilidad in vitro y citotoxicidad negativa.
Palabras Claves: andamio, scaffold, polímero, PHBV, reabsorbible, emulsiones, regeneración tisular.

Complete Title

Development of resorbable scaffolds for dermis cells growth

Abstract

The aim of this work is to develop and optimize the design of a resorbable scaffold for skin regeneration. The scaffold must present certain requirements, in order to promote dermis and epidermis regeneration, it must have an interconnected porous structure with a suitable size, it must be hydrophilic and must have high degradability and low cytotoxicity.
Within the framework of this thesis, the copolymer poly (hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate) copolymer, family of polyhydroxyalkanoates (PHA), was chosen to be employed in the manufacture of resorbable scaffolds. This material shows favorable properties for toxicity, degradation and mechanical properties.
Scaffolds were produced by emulsion evaporation method and the porosity, surface roughness and hydrophilicity were controlled in order to obtain the most suitable morphology and physicochemical properties to host epithelial cells.
Scaffold´s biodegradation kinetics must be comparable to tissue regeneration kinetics, so that, degradation was evaluated using an in vitro model. Finally, scaffolds in vitro cytotoxicity was studied establishing basic biological interactions with cultured cells.
Literature reports a pore size between 20 microns and 125 microns for fibroblasts’ growth and proliferation. This feature is accomplished with an emulsion 3% v / v water. It was showed that a low content of surfactant or a high elution time promotes cell adhesion. Through in vitro fibroblasts adhesion test, and given the fact that the surfactant content does not affect the pore size, it was established that 20% surfactant in weight of polymer shows negative cytotoxicity, characteristic that makes it suitable for future in vivo testing.
The in vitro biodegradation model, using a bacterial lipase under physiological concentration, temperature and pH conditions, allowed to establish that, regardless surfactant content, scaffolds showed good biodegradability, expected in a tissue regeneration product.
The scaffold prepared with the copolymer poly (hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate) was suitable for fibroblasts adhesion, with a good biodegradability kinetics and negative in vitro cytotoxicity.
Key Words: scaffold, polymer, PHBV, resorbable, emulsion, tissue regeneration.

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