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Tesis

Desarrollo de muestras porosas bioabsorbibles para ingeniería de tejidos óseos

2016



Tesista Jessica SUELDO
Ingeniera Biomédica - Universidad Nacional de Tucumán - Argentina
Magíster en Ciencia y Tecnología de Materiales - Instituto Sabato UNSAM/CNEA - Argentina
Directores Dra. Élida B. HERMIDA.  UNSAM, CONICET - Argentina
Lugar de realizaciónGerencia Materiales - Centro Atómico Constituyentes - CNEA - Argentina
Fecha Defensa 17/08/2016
Jurado Dra. Carola Bettina BOZAL.  UBA - Argentina
Dr. Andrés OZOLS. UBA - Argentina
Dr. Eduardo VICENTE. CNEA, UNSAM - Argentina
Código IS/T 172/16

Resumen

Palabras claves: ingeniería de tejidos, poli(hidroxibutirato-co-hidroxivalerato) (PHBV), Bioglass, biocompatibilidad, biodegradación, Hidroxiapatita carbonada, citotoxicidad. 

La ingeniería de tejidos es una disciplina que combina principios de la ciencia de los materiales y la biología para el desarrollo de dispositivos biomédicos, que tienen la finalidad de sustituir un tejido o un órgano del cuerpo humano. Uno de los campos más explorados por la ingeniería de tejidos es el de la regeneración ósea; esto se produce, entre otros factores, porque los tratamientos médicos convencionales empleados para paliar daños severos de hueso han tenido resultados muy pobres.  Para lograr un tratamiento efectivo, un dispositivo diseñado deberá cumplir con varios requerimientos: resistencia mecánica, estructura acorde para la siembra y proliferación celular, fomentar la migración de células desde el organismo y ser biodegradables.

Los materiales elegidos para desarrollar andamios en este trabajo son: poli(hidroxibutirato-co-hidroxivalerato) (PHBV), un biopolímero de origen natural de la familia de los polihidroxialcanoatos (PHA), debido a su biocompatibilidad, su biodegradación en condiciones fisiológicas y sus buenas propiedades mecánicas y como componente activo se emplearon partículas de Bioglass 45S5 por su bioactividad ya estudiada y detallada.

Durante este trabajo se emplearon dos tipos de métodos de fabricación: tridimensionales y bidimensionales; para desarrollar andamios tridimensionales se usó lixiviado de sales, y para la obtención de películas bidimensionales, evaporación de emulsiones. La caracterización de esos sustratos se realizó mediante ensayos de compresión y de tracción uniaxial, comprobando de esta manera que el compuesto cumple con los requerimientos mecánicos de los huesos naturales. Se realizaron además ensayos morfológicos, en los cuales se midió la porosidad y se ensayó la hidrofilidad, determinando una estructura acorde para la interacción del andamio con el medio biológico. Finalmente se realizaron ensayos biológicos en los cuales se evaluó la biodegradación del andamio, la formación de hidroxiapatita carbonada, la citotoxicidad tanto directa como indirecta y la adhesión y proliferación celular.

Complete Title

Development of porous films resorbable bone tissue engineering

Abstract

Keywords: tissue engineering, poly (hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate) (PHB), bioglass, biocompatibility, biodegradation, carbon Hydroxyapatite, cytotoxicity.

Tissue engineering is a discipline that combines Materials Science and Biology for the development of biomedical devices, which are intended to replace a tissue or an organ of the human body. In tissue engineering one of the most explored fields is bone regeneration; this occurs because, among other factors, conventional medical treatments used to alleviate severe damage bone have had very poor results. To achieve an effective treatment, a designed device must accomplish several requirements: suitable mechanical strength, appropriate structure for cell adhesion and proliferation and tailoring biodegradation kinetics.

Materials chosen to develop scaffolds in this work are: poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate (PHBV), a naturally occurring biopolymer, due to its biocompatibility, biodegradation under physiological conditions and suitable mechanical properties, and Bioglass 45S5, an active component already studied and considered due to is remarkable bioactivity.

During this work, two types of manufacturing methods were used: three-dimensional and two-dimensional, to develop the three-dimensional scaffolds leached salt was employed, and for obtaining two-dimensional films evaporation of emulsions. Once obtained, we proceeded to the characterization them, using uniaxial compression and tensile tests, thus proving that the compound fulfills the mechanical requirements of natural bone. Morphological tests were also held to determine the porosity and the hydrophilicity of the scaffolds; the main result of these tests was that the scaffold has an appropriated structure for the interaction with the biological environment. Finally bioassays were made to evaluate biodegradation, direct and indirect cytotoxicity and cell adhesion and proliferation.

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