Trabajo Investigacion Final

GASTIASORO, Francisco; SANTINI, Carlos SCAFFOLDS DE HIDROGELES REABSORBIBLES

A. INDICE

A. ÍNDICE......................................................................................................................1

B. OBJETIVOS..............................................................................................................3

C. ACTIVIDADES.........................................................................................................4

D. RESUMEN.................................................................................................................8

E. INTRODUCCIÓN..................................................................................................12

F. DESARROLLO.......................................................................................................13

Capítulo 1: CONCEPTOS GENERALES SOBRE HIDROGELES.......................13

1.1. Definición y estructura de los Hidrogeles ............................................................131.2. Síntesis de los Hidrogeles......................................................................................141.3. Factores que afectan al hinchamiento....................................................................16

1.4. Hidrogeles sensibles al medio.............................................................................171.4.1.Sensibilidad al PH................................................................................................171.4.2.Sensibilidad a la Temperatura..............................................................................181.4.3.Sensibilidad a la Luz.............................................................................................191.4.4.Sensibilidad al Campo Eléctrico...........................................................................20

1.5. Propiedades de los Hidrogeles............................................................................201.5.1.Estabilidad Dimensional........................................................................................201.5.2.Humectabilidad superficial y tensión superficial crítica.......................................201.5.3.Permeabilidad al Oxígeno.....................................................................................201.5.4.Permoselectividad..................................................................................................211.5.5.Propiedades Mecánicas.........................................................................................21

1.6. Mecanismo de Degradación................................................................................221.6.1.Degradación Hidrolítica........................................................................................221.6.2.Biodegradación......................................................................................................23

1.7. Biocompatibilidad y Biofuncionalidad..................................................................23

Capítulo 2: APLICACIONES BIOMÉDICAS DE HIDROGELES........................24

2.1. Ingeniería de Tejidos.............................................................................................242.2. Transporte y liberación de Fármacos....................................................................242.3. Lentes de contacto.................................................................................................262.4. Corrección de problemas oculares.........................................................................272.5. Revestimiento de suturas.......................................................................................272.6. Prótesis de tejidos blandos.....................................................................................272.7. Filtros para Hemodiálisis.......................................................................................27

Bioingeniería - FIUNER - Ruta Pcial N 11 - Km 10 - Oro Verde - Dpto Paraná - Entre Ríos 1


Capítulo 3: HIDROGELES REABSORBIBLES.......................................................28

3.1. Hidrogeles Naturales...........................................................................................283.1.1.Colágeno................................................................................................................283.1.2.Acido Hialurónico.................................................................................................293.1.3.Quitosán.................................................................................................................293.1.4.Alginato.................................................................................................................313.1.5.Polihidroxialcanoatos (PHA).................................................................................31

3.2. Hidrogeles Sintéticos...........................................................................................333.2.1.Poli(N-vinil pirrolidona)........................................................................................333.2.2.Alcohol Polivinílico...............................................................................................333.2.3.Ácido poliláctico (PLA)........................................................................................343.2.4.Polietilenglicol.......................................................................................................35

Capítulo 4: CARACTERISTICAS Y METODOS DE FABRICACION DE ANDAMIOS EN INGENIERÍA DE TEJIDOS.........................................................36

4.1. Características de los Andamios........................................................................364.1.1.Porosidad...............................................................................................................364.1.2.Tamaño de Poro.....................................................................................................364.1.3.Propiedades Superficiales......................................................................................364.1.4.Propiedades mecánicas y biodegradación.............................................................37

4.2. Métodos de fabricación de andamios.................................................................384.2.1.Gel Casting............................................................................................................384.2.2.Disolución y colada con liberación de partículas..................................................384.2.3.Liofilización..........................................................................................................384.2.4.Separación de fases................................................................................................384.2.5.Saturación con gas ................................................................................................394.2.6.Laminación de membranas....................................................................................39

Capítulo 5: APLICACIONES DE LOS ANDAMIOS EN INGENIERÍA DE TEJIDOS.......................................................................................................................41

5.1. Andamios para Ingeniería de Tejido Hepático.................................................415.1.1.Andamios híbrido de quitosano y gelatina............................................................425.1.2.Andamios de quitosano con agregado de fructosa................................................44

5.2. Andamios para Ingeniería de Tejido Óseo............................................................445.3. Andamios para Ingeniería de Cartílago.................................................................46

G. CONCLUSIONES...................................................................................................47H. BIBLIOGRAFÍA....................................................................................................48I. ANEXOS.................................................................................................................54I.1 GLOSARIO.............................................................................................................54I.2 CLAVES DE BUSQUEDA.....................................................................................57I.3 PUBLICACIONES..................................................................................................58



B. OBJETIVOS

B.1. Conocer y comprender, desde la perspectiva de una revisión bibliográfica, más acerca del rol que puede desempeñar un Bioingeníero dentro de la disciplina de los biomateriales.

B.2. Conocer y comprender la terminología básica castellana e inglesa utilizada en el tema.

B.3. Aplicar los conocimientos generales aprendidos durante el cursado de las asignaturas Biomateriales I y Biomateriales II a un trabajo de revisión bibliográfica.

B.4. Analizar características y conceptos generales de hidrogeles.

B.5 Analizar las aplicaciones de los hidrogeles en el ámbito de la medicina.

B.6. Analizar la composición y propiedades de los hidrogeles sintéticos y naturales reabsorbibles en aplicaciones biomédicas.

B.7. Analizar la estructura, propiedades y síntesis de los andamios reabsorbibles.

B.8. Analizar las aplicaciones de los andamios para ingeniería tisular y liberación controlada de fármacos.

B.10. Analizar los últimos avances en la realización y aplicaciones de Andamios de hidrogeles reabsorbibles.

B.11. Sintetizar lo expuesto a través de la confección de un resumen.

B.12. Evaluar los conocimientos adquiridos a través de la elaboración de conclusiones.



C. ACTIVIDADES

2009-08-14Domicilio Particular del alumno Carlos Ariel Santini.Búsqueda en Internet Buscador: www.google.com.arClave de búsqueda: Ingeniería+de+tejidos+scaffold+cartílago+andamios Dirección Obtenida: http://www.doyma.es/reuma/ctl_servlet?_f=45&ident=13111163 Resultado: Clemente Ibarra, David Garciadiego, Valentín Martínez y Cristina Velasquillo. Unidad de Ingeniería de Tejidos, Terapia Celular y Medicina Regenerativa.

2009-08-14Domicilio Particular del alumno Carlos Ariel Santini.Búsqueda en Internet Buscador: www.google.com.arClave de búsqueda: ingenieria+cartilagoDirección Obtenida: http://www.aebt.org%2Fcongreso2008%2FDocumentacion%2FPrograma_Cientifico%2FSesion_V%2FComunicaciones%2Fealegre-cp.pdfResultado: INGENIERÍA TISULAR DE CARTÍLAGO: CÉLULASMESENQUIMALES OBTENIDAS DE TEJIDO ADIPOSO YLÍQUIDO SINOVIAL OVINO.Elena Alegre-Aguarón, Felicito García-Alvárez, María Royo-Cañas, Paula Desportes, TomásCastiella, Luis Larrad y María José Martínez-Lorenzo.

2009-08-30Domicilio Particular del alumno Francisco Ezequiel Gastiasoro.Búsqueda en Internet Buscador: www.google.com.arClave de búsqueda: nuevo+scaffold+cartílagoDirección Obtenida: http://www.aebt.org%2Fcongreso2008%2FDocumentacion%2FPrograma_Cientifico%2FSesion_V%2FComunicaciones%2Fegarcia-co.pdfResultado: DESARROLLO DE UN NUEVO SCAFFOLD BASADO ENALBÚMINA. García-Pérez E., Llames S., García V, Pevida M. Martínez R. ,Cañal P. Álvarez-Viejo M., Holguín A, Duarte B, Del Río M. Menéndez-Tévar F. Meana A. Centro de Sangre y Tejidos del Principado de Asturias. CIBERER U714. Fundación IN-CLÍNICA. Hospital Central de Asturias. CIEMAT.

2009-09-10UNER - Facultad de bioingeniería - Biblioteca Búsqueda en Internet Buscador: www.google.com.arClave de búsqueda: chitosan+hepatocyte+scaffoldDirección Obtenida: http://www3.interscience.wiley.com/journal/106560128/abstract?CRETRY=1&SRETRY=0Resultado: Culture of hepatocytes on fructose-modified chitosan scaffoldsJieliang Li, Jilun Pan*, Liguo Zhang, Yaoting Yu

2009-09-10UNER - Facultad de bioingeniería - Biblioteca Búsqueda en Internet Buscador: www.google.com.ar



Clave de búsqueda: chitosan+hepatocyte+scaffoldDirección Obtenida: http://www.jvir.org/article/S1742-7061(08)00190-6/abstractResultado: Culture of hepatocytes on fructose-modified chitosan scaffoldsJieliang Li, Jilun Pan*, Liguo Zhang, Yaoting Yu

2009-09-10UNER - Facultad de bioingeniería - Biblioteca Búsqueda en Internet Buscador: www.google.com.arClave de búsqueda: ingenieria+tejido+oseo+andamios+scaffoldDirección Obtenida: http://revista.eia.edu.co%2Farticulos5%2Fart75.pdf Resultado: Revista EIA, ISSN 1794-1237 Número 5 p. 93-100. Junio 2006Escuela de Ingeniería de Antioquia, Medellín (Colombia)INGENIERÍA DE TEJIDO ÓSEO: Consideraciones Básicas

2009-09-22Domicilio Particular del alumno Carlos Ariel Santini.Búsqueda en Internet Buscador: www.google.com.arClave de búsqueda: ingenieria+tejido+oseo+andamiosDirección Obtenida: www.pue.itesm.mx/cima/publicaciones/Tejidososeos.pdfResultado: Journal de Investigación de la Escuela de Graduados e Innovación Tec de Monterrey Campus Puebla .La Ingeniería de Tejidos óseos. Roberto Benito Palma Cortés, S. Valdez, Said Robles Casolco

2009-09-22Domicilio Particular del alumno Carlos Ariel Santini.Búsqueda en Internet Buscador: www.google.com.arClave de búsqueda: Hidrogeles + caracteristicasDirección Obtenida: www.ehu.es/reviberpol/pdf/publicados/escobar2.pdfResultado: Revista Iberoamericana Polímeros Volumen 3(3) Julio 2002Escobar et al. Hidrogeles. Principales característicasHIDROGELES. PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS EN EL DISEÑO DESISTEMAS DE LIBERACIÓN CONTROLADA DE FÁRMACOS

2009-09-22Domicilio Particular del alumno Carlos Ariel Santini.Búsqueda en Internet Buscador: www.google.com.arClave de búsqueda: Hidrogel + degradablesDirección Obtenida: www.espatentes.com/pdf/2281925_t3.pdfResultado: HIDROGELES DE POLIETILENGLICOL DEGRADABLES CON SEMIVIDA CONTROLADA Y PRECURSORES DE LOS MISMOS. PATENTE EUROPEA.

2009-09-25UNER - Facultad de bioingeniería - Biblioteca Búsqueda en Internet Buscador: www.google.com.ar



Clave de búsqueda: Hidrogel + degradables Dirección Obtenida: http://www.scielo.org.pe/scielo.php?pid=S1810-634X2007000300005&script=sci_arttext Resultado: REVISTA DE LA SOCIEDAD QUÍMICA DE PERÚ - 2007

2009-09-25UNER - Facultad de bioingeniería - Biblioteca Búsqueda en Internet Buscador: www.google.com.arClave de búsqueda: Hidrogeles+de+quitosanoDirección Obtenida: http://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=2382070Resultado: REVISTA IBEROAMERICANA DE POLÍMEROS - SINTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE HIDROGELES DE QUITOSANO(SEPTIEMBRE DE 2007)

2009-09-25UNER - Facultad de bioingeniería - Biblioteca Búsqueda en Internet Buscador: www.google.com.arClave de búsqueda: Hidrogeles + inteligentesDirección Obtenida: http://biblioteca.universia.net/ficha.do?id=32924446Resultado: Materiales inteligentes: Hidrogeles macromoleculares. Algunas aplicaciones biomédicas (Katime, Issa, Katime, Oscar, Katime, Daniel)

2009-10-02Domicilio Particular del alumno Carlos Ariel Santini.Búsqueda en Internet Buscador: www.google.com.arClave de búsqueda: PEG+hidrogel+scaffoldDirección Obtenida: http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=2&_user=10&_rdo10&md5=fd399fcd01d3570002186ba47a0443f6Resultado: In vitro and in vivo test of PEG/PCL-based hydrogel scaffold for cell delivery application (Ji Sun Park, Dae Gyun Woo, Bo Kyung Sun, Hyung-Min Chung, Su Jin Im, You Mee Choi, Kinam Park, Kang Moo Huh, Keun-Hong Park) (20 june 2007)

2009-10-02Domicilio Particular del alumno Carlos Ariel Santini.Búsqueda en Internet Buscador: www.google.com.arClave de búsqueda: SCAFFOLD+FABRICATION+TECHNIQUESDirección Obtenida: http://www.tcd.ie/bioengineering/documents/ChapterV_000.pdfResultado: REGULAR SCAFFOLD FABRICATION TECHNIQUES FORINVESTIGATIONS IN TISSUE ENGINEERING (C.T. Buckley, K.U. O’Kelly)

2009-10-02Domicilio Particular del alumno Carlos Ariel Santini.Búsqueda en Internet Buscador: www.google.com.ar


http://biblioteca.universia.net/autor/Katime,%20Issa.html

http://biblioteca.universia.net/autor/Katime,%20Daniel.html

http://biblioteca.universia.net/autor/Katime,%20Oscar.html


Clave de búsqueda: Polymer+Scaffold+EngineeringDirección Obtenida: http://www.staff.science.nus.edu.sg/~scilooe/.../lau_yao_loong_calvin.pdfResultado: POLYMER SCAFFOLD STRUCTURE FOR TISSUE ENGINEERING (Lau Yao Loong Calvin1, Tong Yen Wah)

2009-10-11Domicilio Particular del alumno Carlos Ariel Santini.Búsqueda en Internet Buscador: www.google.com.arClave de búsqueda: scaffolds+tissue+engineeringDirección Obtenida: http://www.emeraldinsight.com/Insight/viewContentItem.do;jsessionid=6FF9815CC666F8DC2E057C841CA48208?contentType=Article&hdAction=lnkhtml&contentId=875563Resultado: DESIGNING HYDROGEL COATED TEXTILE SCAFFOLDS FOR TISSUE ENGINEERING:EFFECT OF CASTING CONDITIONS AND DEGRADATION BEHAVIOR STUDIED ATMICROSTRUCTURE LEVEL(M. V. RISBUD, E. KARAMUK, J. MAYER)

2009-10-11Domicilio Particular del alumno Carlos Ariel Santini.Búsqueda en Internet Buscador: www.google.com.arClave de búsqueda: Scaffolds+bone+cartilageDirección Obtenida: http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=821920Resultado: SCAFFOLDS IN TISSUE ENGINEERING BONE AND CARTILAGE(Dietmar W. Hutmacher)

2009-10-15Domicilio Particular del alumno Carlos Ariel Santini.Búsqueda en Internet Buscador: www.google.com.arClave de búsqueda: soporte+hepático+extracorpóreoDirección Obtenida: www.revistanefrologia.com/mostrarfile.asp?ID=1737Resultado: SISTEMAS DE SOPORTE HEPÁTICO EXTRACORPÓREO:UN PASO MÁS HACIA LAS TÉCNICAS DE DEPURACIÓN INTEGRAL(J. F. Avilés, M. Macía*,** y J. García*)

2009-10-15Domicilio Particular del alumno Carlos Ariel Santini.Búsqueda en Internet Buscador: www.google.com.arClave de búsqueda: regeneracion+hepaticaDirección Obtenida: http://eprints.ucm.es/tesis/far/ucm-t28401.pdfResultado: MECANISMOS DE REGENERACIÓN HEPÁTICA REGULACIÓN POR ÓXIDO NÍTRICO Y PROSTAGLANDINAS - Zeini Moreno, Miriam (2006)

D. RESUMEN

Los Hidrogeles son polímeros entrecruzados en forma de red tridimensional, hidrofílicos, insolubles en agua, que tienen la capacidad de absorber agua y sufren cambios de volumen en respuesta a cambios de temperatura, pH, campo eléctrico, luz y



composición del disolvente. Debido a su buena biocompatibilidad, propiedades y mecanismos de degradación se utilizan como biomateriales. Se asemejan a los tejidos vivos por su contenido en agua relativamente alto, su consistencia blanda y elástica y su baja tensión superficial.

Su campo de aplicación biomédica ha crecido y promete una enorme expansión en cuanto a su uso en la fabricación de andamios para ingeniería de tejidos óseo, cartilaginoso, hepático, epitelial y su utilización para la liberación controlada de fármacos contra el tratamiento de enfermedades. Otras Aplicaciones más comerciales son la fabricación de lentes de contacto, corrección de glaucomas, revestimiento de suturas y prótesis de tejidos blandos.

Los hidrogeles pueden ser de origen natural como el colágeno (polímero proteínico presente en la piel y los tendones), ácido hialurónico (presente en humor vítreo y tejido conjuntivo), quitosano (obtenido por deacetilación de la quitina presente en los caparazones de camarones y gambas), alginato (polisacárido lineal que se obtiene a partir de algas pardas) y polihidroxialcanatos (sintetizados por microorganismos en un medio de cultivo rico en hidratos de carbono bajo condiciones de estrés nutricional). Entre los hidrogeles sintéticos se destacan la poli N-vinil pirrolidona, el polivinil alcohol, el polietilenglicol y el ácido poliláctico (PLA).

Los hidrogeles se utilizan para fabricar matrices o andamios sobre las cuales las células se reorganizan y forman un tejido nuevo. La matriz debe ser tridimensional, altamente porosa, biocompatible, absorbible y tener una superficie químicamente adecuada para permitir la adhesión celular. Los andamios pueden obtenerse por los métodos: gel casting, disolución y colada con liberación de partículas, laminación de membranas, separación de fases, saturación con gas, y liofilización.

La ingeniería de tejido hepático presenta complicaciones debido a la diversidad de tipos celulares que lo componen, un 80 % de hepatocitos, y un 20 % de células de Kupffer, endoteliales, epiteliales biliares y esteladas. La sobrevida de los hepatocitos, la secreción de albúmina y la síntesis de Urea se relacionan con la técnica de obtención, la geometría y el material del andamio utilizado. Se han obtenidos andamios híbridos de quitosano y gelatina mediante prototipado rápido (esterolitografía) seguido de liofilización con tamaño de poro medio de 100 µm. El agregado de solución de fructosa al andamio produce mayor eficiencia en la secreción celular de albúmina y Urea. En ingeniería de tejido óseo (ITO) se utilizan andamios cerámicos de hidroxiapatita y fosfato tricálcico, poliméricos naturales de colágeno, quitosano y sintéticos de policarbonatos, ácido poliláctico (PLA) y ácido poliglicólico (PGA), con tamaño de poro entre 200 y 900 µm. En ingeniería de tejido cartilaginoso se usan andamios de colágeno, alginato, agarosa, PGA, PLA, con tamaño de poro entre 100 y 300 µm. Las superficies de los materiales son modificadas con proteínas y factores de crecimiento que estimulan la respuesta celular, en ITO se utilizan proteínas morfogénicas óseas (BMP), el factor insulinoide de crecimiento (IGF), el factor transformante del crecimiento de tipo b (TGFb), el factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF) y el factor de crecimiento de fibroblastos (FGF). En ingeniería de tejido cartilaginoso los mejores resultados se obtuvieron con BMP2, BMP4 y el TGF1.

Este trabajo amplió la visión de los autores con respecto al desarrollo y síntesis de hidrogeles reabsorbibles utilizados en la fabricación de


http://es.wikipedia.org/wiki/Tejido_conjuntivo


http://es.wikipedia.org/wiki/Humor_v%C3%ADtreo


andamios para ingeniería de tejidos. Además permitió integrar los conocimientos obtenidos en el cursado de Biomateriales I y II, como así también el rol que puede desempeñar un bioingeniero en un grupo interdisciplinario de profesionales

ABSTRACT

Hydrogels are cross linked polymers that resemble a three-dimensional web, hydrophilic, insoluble in water, that have the capacity of absorving water and suffer



changes in volume as a result of the changes in temperature, pH, electric field, light, and the composition of the solvent. Owing to their good biocompatibility, characteristics and degradation mechanisms they are used as biomaterials. They are like alive tissues due to their relatively high content of water, soft and elastic consistency and low surface tension.

Its field of biomedical application has grown and promises a huge expansion in the use and creation of scaffolds for the osseous engineering, cartilaginous, hepatic and epithelial tissues and its usage in the controlled freedom of medicines and drugs against diseases treatment. Other and more comercial applications are the creation of contact lens, glaucoma correction, covering of scar tissues and prothesis for soft tissues.

Hydrogels can be of natural origin, as collagen (protein polymers that is present in the skin and tendons), hyaluronic acid (present in vitreous humor, and conjunctive tissue), chitosan (obtained through the deacetylation of the chitin present in the shells of some sea animals as gambas), alginate (linear polysaccharide obtained from algaes) and polyhydroxyalkanoate (synthesized by microorganisms in a special plantaron rich in carbohydrates under feeding stressed conditions). Among synthetic hydrogels, the poly N vinyl pirrolidone, the polyvinyl alcohol, the polyethylene glycol and the polylactic acid (PLA).

Hydrogeles are used to create matrices or scaffolds on which cells are reorganized and make up a new tissue. The matrix must be three-dimensional, highly porous, biocompatible, absorvent and with a chemical adecuate surface to allow cell adhesion. Scaffolds can be obtained through different methods: gel casting, disolution and permeation with particles release, layer lamination, phase separation, gas saturation and lyophilization.

The hepatic tissue engineering presents some complications due to the diversity of the different kinds of cells that make up it, an 80 % of hepatocyte, and a 20% of Kupffer cells, endothelial, epithelial biliary and starwort. The hepatocyte life expectancy, the albumin secretion and the Urea synthesis are related to the obtainable technique, the geometry and the scaffold’s material used. Hybrid scaffolds have been gotten from quitosano and gelatina through esterolitography followed by lyophilization with a medium porous size of 100um. The adding of fructose solution to the scaffold produces a high efficiency in the albumin and Urea cell secretion. Osseous tissue engineering (ITO) uses scaffolds ceramic of hydroxyapatite and three-calcium phosphate, natural polymers of collagen, chitosan and synthetic policarbons, polylactic acid, and polyglycolic acid, with a porous size ranged between 200 and 900um. Cartilaginous tissue engineering uses scaffolds of collagen, alginate, agarose, PGA, PLA, with a porous size between 100 and 300um. The materials’ surfaces are modified with proteins and growing factors that stimulate the cell answer, ITO uses morphogenics osseous proteins (BMP), the insulinoid factor of growth (IGF), the changing factor of growth of type b (TGFb), the growth factor derived from blood disk (PDGF) and the growth factor of fibroblast (FGF). In cartilaginous engineering the best results were obtained with BMP2, BMP4 and TGF1.

This work broaden the view of the authors in respecto f the development and synthesis of the reabsorbable hydrogeles used in the creation of scaffolds for tissue engineering. Moreover, it allowed to integrate the obtained knowledge in the attending of



Biomaterial I and II, as well as the role a bioengineer can have in an interdisciplinary group of professionals.

E. INTRODUCCION

Desde finales del siglo XIX, se han producido muchos avances en el estudio de las propiedades de los hidrogeles, consiguiéndose desarrollar materiales de gran



importancia en la ingeniería biomédica. Estos materiales tienen la capacidad de ser compatible con el tejido y degradarse cierto tiempo después de su uso, dando lugar a productos que no son tóxicos y que pueden ser eliminados por el organismo o metabolizado por éste.

Los recientes avances en el campo biomédico se debe especialmente al desarrollo de materiales poliméricos tridimensionales (andamios) para su utilización en ingeniería de tejidos. La meta de la ingeniería tisular es superar las limitaciones de los tratamientos convencionales basados en el trasplante de órganos y la utilización de biomateriales para producir una fuente de órganos “artificiales” inmunologicaménte tolerantes y sustitutos de tejidos que puedan regenerar tejidos u órganos. Normalmente, el andamio es construido con materiales biodegradables, para que pueda ser eliminado una vez cumplida su función.

En el ámbito farmacológico, los hidrogeles se han reconocido como matrices poliméricas de elevada biocompatibilidad y atractiva capacidad de hinchamiento en medio acuoso, lo cual facilita la liberación de medicamentos de manera controlada. Los hidrogeles denominados inteligentes son aquellos que pueden responder a diferentes estímulos del medio. Así, se pueden crear dispositivos poliméricos capaces de generar una respuesta a estímulos físicos, químicos y eléctricos del medio.

Debido a las ventajas que presentan los hidrogeles para su uso como biomaterial hacen que se trabaje mucho en la búsqueda de nuevos hidrogeles biocompatibles. El desarrollo de hidrogeles artificiales para su uso como biomateriales resulta complejo, largo y costoso, y además debe llevarse a cabo por un equipo de investigación multidisciplinario. Después de que se obtiene el material con las peculiaridades deseadas, siguen las etapas de diseño y fabricación de prototipos y de evaluación toxicológica mediante ensayos in vitro e in vivo. Al final se efectúan protocolos de ensayos y se estudia su efectividad en humanos. Toda la etapa de investigación puede prolongarse hasta más de diez años antes de que un nuevo biomaterial salga al mercado.

F. DESARROLLO

Capítulo 1: HIDROGELES CONCEPTOS GENERALES

1.1 Definición y estructura de los Hidrogeles



Definición: Materiales poliméricos (compuesto químico formado por la combinación de unidades estructurales repetidas (monómero) o cadenas lineales de la misma molécula)entrecruzados en forma de red tridimensional de origen natural o sintético, que se hinchan en contacto con el agua formando materiales blandos y elásticos, y que retienen una fracción significativa de la misma en su estructura sin disolverse. (Diez Peña-2002 [11], Escobar, García, Zaldivar1Katime-2003[13], Saez-2004 [42])

Los sólidos poliméricos son especialmente aptos para formar geles gracias a su estructura de largas cadenas. La flexibilidad de estas cadenas hace posible que se deformen para permitir la entrada de moléculas de disolvente dentro de su estructura tridimensional (Diez Peña-2002 [11]).

Clasificación en función de la naturaleza de las uniones de la red tridimensional que los constituyen:

Geles físicos: Presentan una red tridimensional formada por uniones que no son completamente estables. Generalmente, las uniones son del tipo de Van der Waals, muchos más débiles que las uniones covalentes. Dan origen a las mallas no entrecruzadas.

Geles químicos: que son aquellos en los que la red está formada a través de enlaces covalentes. Este tipo de enlace es muy fuerte y su ruptura conduce a la degradación del gel. Dan lugar a las mallas entrecruzadas.

La diferencia fundamental entre polímeros entrecruzados y no entrecruzados reside en que, en los primeros, la entrada de líquido no puede separar las cadenas por estar covalentemente unidas mientras que en los segundos, la entrada de líquido puede desenmarañar las cadenas, separándolas, debido a que las fuerzas que las mantienen unidas son de origen físico.(Diez Peña-2002 [11], Escobar, García, Zaldivar1Katime-2003[13], Saez-2004 [42])

La apariencia externa que tiene un gel depende de su proporción líquido / sólido. En el caso de los polímeros entrecruzados, los geles mantienen su aspecto de sólidos elásticos. Pero en el caso de polímeros no entrecruzados, a medida que aumenta la proporción de líquido se va pasando desde dicho aspecto de sólido elástico al de líquido viscoso. (Diez Peña-2002 [11], Escobar, García, Zaldivar1Katime-2003[13], Saez-2004 [42])

Fig 1.1 Estructura de un gel polimérico(Saez-2004 [42])

Los Hidrogeles presentan una serie de características particulares como son:

- Carácter hidrófilo: debido a la presencia en la estructura de grupos solubles en agua (-OH, -COOH, -CONH2, -CONH, SO3H).



- Insolubles en agua: debido a la existencia de una red polimérica tridimensional en su estructura.

- Presentan una consistencia suave y elástica la cual está determinada por el monómero hidrófilo de partida y la baja densidad de entrecruzamiento del polímero.

- Se hinchan en agua aumentando considerablemente su volumen hasta alcanzar un equilibrio químico-físico, pero sin perder su forma. La forma no hidratada se denomina xerogel.

Los hidrogeles pueden clasificarse de varias formas dependiendo de qué características y propiedades particulares se tomen como referencia. (Diez Peña-2002 [11], Escobar, García, Zaldivar1Katime-2003[13], Saez-2004 [42])

-En base a la naturaleza de los grupos laterales pueden clasificarse en neutros o iónicos (aniónicos, catiónicos, anfolíticos).

-De acuerdo a sus características mecánicas y estructurales: Se pueden clasificar en redes afines o redes fantasma.

-Dependiendo del método de preparación: Red homopolimérica, copolimérica, multipolimérica, o red polimérica interpenetrada.

-En base a la estructura física de la red: En hidrogeles amorfos, semicristalinos, estructuras por enlaces de hidrógeno y agregados hidrocoloidales.

1.2 Síntesis de los Hidrogeles

En la síntesis de un hidrogel, junto a los elementos habituales de cualquier reacción de polimerización, tales como el disolvente, monómero o monómeros y el iniciador, se necesita de un agente entrecruzante, que va a ser el responsable de la estructura reticulada del gel. (Diez Peña-2002 [11], Escobar, García, Zaldivar1Katime-2003[13], Saez-2004 [42])

Al sintetizar un hidrogel se puede elegir entre un gran número de monómeros, que dividiremos en tres categorías:

1) Monómero con sustituyentes laterales no ionizables: En esta categoría pueden incluirse la acrilamida, la N-vinilpirrolidona, el metacrilato de 2-hidroxietilo, etc.

2) Monómeros con grupos funcionales ionizables: Como, por ejemplo, los ácidos acrílicos, metacrílicos, itacónico, sulfónicos y aminas; de los cuales se obtienen hidrogeles que absorben gran cantidad de agua y tienen pobres propiedades mecánicas. Para los polímeros preparados a partir de estos monómeros, el hinchamiento en disolución acuosa de sales disminuye como consecuencia del apantallamiento de las cargas por los iones salinos (efecto polielectrolítico).



3) Monómeros switeriónicos o sales internas: El sustituyente lateral consiste en dos grupos cargados y unidos a la cadena principal. Su característica primordial es que para el polímero entrecruzado el hinchamiento de la red es mayor en disolución salina que en agua.

Los hidrogeles se preparan mediante el hinchamiento de una estructura entrecruzada en agua o fluidos biológicos que contienen grandes cantidades de ésta. En muchas ocasiones el fluido puede estar presente durante la formación de la estructura entrecruzada. Existen varios métodos de preparar hidrogeles entrecruzados como son:

-Entrecruzamiento por radiación: Esta reacción utiliza la emisión de electrones, rayos gamma, rayos X o luz ultravioleta para excitar el polímero y producir la estructura entrecruzada.

-Reacción química: Este método es una reacción de copolimerización y entrecruzamiento entre uno o más monómeros y un monómero multifuncional el cual está presente en muy pequeñas cantidades, este último se denomina agente entrecruzante y presenta una masa molecular pequeña, se une a cadenas de peso molecular grande a través de sus grupos multifuncionales.

En la síntesis de hidrogeles, la práctica más habitual consiste en copolimerizar distintos monómeros para obtener propiedades finales adecuadas a la aplicación deseada. Por lo general, a un monómero hidrófilo (que asegurará una mayor entrada de agua en la red molecular y, por tanto, un mayor contenido de agua) se le añade uno hidrófobo (que mejora sensiblemente las propiedades mecánicas del hidrogel resultante).Por otro lado, se pueden obtener diferentes tipos de hidrogeles variando la estructura molecular o el grado de entrecruzamiento del material. (Diez Peña-2002 [11], Escobar, García, Zaldivar1Katime-2003[13], Saez-2004 [42])

Independientemente del tipo de polimerización y de los monómeros que se utilicen, es necesario emplear un agente desencadenante de la reacción de polimerización o iniciador. Los sistemas de iniciación que pueden emplearse son los habituales en la síntesis de polímeros: radicales libres, temperatura, iniciadores iónicos, radiación gamma o par redox. (Diez Peña-2002 [11], Escobar, García, Zaldivar1Katime-2003[13], Saez-2004 [42])

En general, el grado de entrecruzamiento determina la solubilidad, el grado de hinchamiento, el tamaño de poro del material, el área total superficial y la resistencia mecánica del polímero. La elección del agente entrecruzante y de otros monómeros modificadores de propiedades, depende del tipo de monómero base elegido y es fundamental a la hora de optimizar las propiedades del hidrogel a sintetizar.

La densidad de entrecruzamiento es una expresión del número promedio de unidades de monómeros repetidas entre nudos. Una densidad de entrecruzamiento baja permite tener una red más abierta, un valor mayor de este parámetro permite un hinchamiento potencial, pero a su vez el gel es menos deformable. El caso más simple de entrecruzamiento es la formación de enlaces covalentes entre cadenas de polímeros individuales formando una red tridimensional infinita. (Diez Peña-2002 [11], Escobar, García, Zaldivar1Katime-2003[13], Saez-2004 [42])



El entrecruzamiento covalente puede obtenerse por una variedad de técnicas, por ejemplo, la polimerización de una disolución concentrada de ácido acrílico puede causar auto-entrecruzamiento a través de la eliminación de átomos de hidrógeno del esqueleto del polímero, seguida de combinaciones radicales. También es posible obtener entrecruzamiento covalente mediante radiación ionizante y puede ser controlada a través de la dosis y la velocidad de la radiación aplicada al sistema. Sin embargo, la ruta más común para obtener este tipo de entrecruzamiento es la copolimerización del monómero principal con una pequeña cantidad de un comonómero multifuncional. (Diez Peña-2002 [11], Escobar, García, Zaldivar1Katime-2003[13], Saez-2004 [42])

Las fuerzas cohesivas que permiten el entrecruzamiento no son tan sólo de carácter covalente. También intervienen otras fuerzas, como por ejemplo, las electrostáticas, hidrófobas, interacciones dipolo-dipolo o enlaces de hidrógeno.

1.3 Factores que afectan al hinchamiento

La relación de entrecruzamiento es uno de los factores más importantes que afectan al hinchamiento de los hidrogeles y se define como la relación entre los moles de agente entrecruzante y los de las unidades repetidas de monómero. A mayor entrecruzamiento, mayor cantidad de agente entrecruzante es incorporado en la estructura del hidrogel. Los hidrogeles muy entrecruzados tienen una estructura más compacta y se hinchan mucho menos comparándolos con el mismo hidrogel con un entrecruzamiento menor. La estructura molecular del polímero también puede afectar al hinchamiento.

Aquellos hidrogeles que contienen grupos hidrófilos en su estructura se hinchan en mayor grado que aquellos que contienen grupos hidrófobos, los cuales se colapsan en presencia de agua, minimizando su interacción con las moléculas de agua y dando como resultado hidrogeles mucho menos hinchados. (Diez Peña-2002 [11], Escobar, García, Zaldivar1Katime-2003[13], Saez-2004 [42])

Una red polimérica tridimensional puede absorber una gran cantidad de agua o fluido con el que se ponga en contacto. Durante el hinchamiento, las cadenas que conforman la red asumen una configuración elongada y esta dilatación va acompañada de la aparición de una fuerza retráctil en oposición al proceso de hinchamiento, que actúa como una presión que las cadenas de la malla ejercen sobre el disolvente contenido en ella. A medida que la malla se hincha con el disolvente aumenta dicha presión elástica y el hinchamiento alcanza su valor máximo o de equilibrio cuando se obtiene un balance entre ambas fuerzas. Similar analogía existe entre el equilibrio de hinchamiento y el equilibrio osmótico. La reacción elástica de la red puede ser interpretada como una presión actuando en la disolución o el gel hinchado. En el estado de equilibrio esta presión es suficiente para incrementar el potencial químico del disolvente en la disolución de forma tal que compense el valor debido al exceso de disolvente alrededor del gel hinchado.

1.4 Hidrogeles sensibles al medio

Los hidrogeles a veces sufren cambios de volumen en respuesta a cambios en las condiciones externas. La red polimérica puede cambiar su volumen en respuesta a un



cambio en el medio como la temperatura, composición del disolvente, campo eléctrico, luz , pH, presión, etc. (Diez Peña-2002 [11], Escobar, García, Zaldivar1Katime-2003[13], Saez-2004 [42])

En particular la mayoría de los trabajos de investigación han estado centrados en el efecto del pH y la temperatura debido a la importancia de estas variables en sistemas fisiológicos, biológicos y químicos. (Diez Peña-2002 [11], Escobar, García, Zaldivar1Katime-2003[13], Saez-2004 [42])

Tabla 1 Ejemplos de posibles estímulos ambientales y respuesta de los biomateriales poliméricos (especialmente hidrogeles).

1.4.1 Sensibilidad al PH

Los geles sensibles al pH pueden sintetizarse por copolimerización con electrolitos débilmente ionizados. La variación del pH del medio de hinchamiento induce cambios en el grado de ionización de los electrolitos y, por tanto, un cambio en el grado de hinchamiento del hidrogel. (Diez Peña-2002 [11], Escobar, García, Zaldivar1Katime-2003[13], Saez-2004 [42]) Si un gel contiene grupos ionizables, es un gel sensible al pH, dado que la ionización está determinada por el pH en términos de ionización de equilibrio (ecuación de Henderson-Hasselbach ). (Diez Peña-2002 [11], Escobar, García, Zaldivar1Katime-2003[13], Saez-2004 [42])



Tabla 2 Grupos sensibles a cambio de PHLas redes poliméricas que contienen estos grupos ionizables experimentan un cambio brusco o gradual en la dinámica y en el comportamiento de hinchamiento como resultado del cambio en el pH del medio. En los geles que contienen grupos ionizables como ácidos carboxílicos, la ionización ocurre cuando el pH del medio está por encima de pKa del grupo ionizable. Al aumentar el grado de ionización (al aumentar el pH) el número de cargas fijadas a la red también lo hace provocando un incremento de las repulsiones electrostáticas entre las cadenas. Esto produce un aumento de la hidrofília de la red y, por tanto, un mayor hinchamiento del material. (Diez Peña-2002 [11], Escobar, García, Zaldivar1Katime-2003[13], Saez-2004 [42])

Por el contrario, los materiales que contienen grupos funcionales como aminas unidas a la red se ionizan a pH por debajo del valor del pKb de las especies ionizables. Así, cuando el pH del medio disminuye, se incrementa la ionización del gel y, por tanto, el hinchamiento. (Diez Peña-2002 [11], Escobar, García, Zaldivar1Katime-2003[13], Saez-2004 [42])

1.4.2 Sensibilidad a la Temperatura

El efecto de la temperatura sobre los polímeros es relativamente complejo y de una importancia fundamental en las propiedades físicas de los mismos. La denominada temperatura de transición vítrea (Tg), característica de la fase amorfa, que varía de un polímero a otro y es uno de los parámetros que más influencia tiene en su comportamiento y propiedades. Como consecuencia de esta transición el polímero sufre un cambio abrupto en propiedades como: el coeficiente de expansión, la permeabilidad,



el índice de refracción, la dureza, etc. Los polímeros por encima de la Tg son elásticos, pero cuando la temperatura disminuye al valor de la Tg el polímero se transforma en un sólido rígido y tiende a ser duro y quebradizo. En el fenómeno de la transición vítrea no tiene lugar un cambio abrupto en el volumen como sucede en la cristalización, sino que ocurre un cambio de pendiente en la curva del volumen específico frente a la temperatura (de un valor bajo en el estado vítreo pasa a un valor mayor en el estado gomoso). Se interpreta en términos de procesos de relajación intermolecular. Por encima de la Tg tienen lugar movimientos moleculares cooperativos en segmentos de la cadena principal del polímero. Por debajo de la Tg, estos movimientos se congelan y tan sólo tienen lugar movimientos moleculares localizados a menor escala en los que están implicados grupos pequeños de átomos. (Diez Peña-2002 [11], Escobar, García, Zaldivar1Katime-2003[13], Saez-2004 [42])

El factor más importante que determina el valor de la Tg es la flexibilidad de la cadenaPolimérica. Esto es debido a que su valor depende de la fracción de volumen libre en el estado amorfo. Con esta base pueden explicarse fácilmente ciertos efectos de la estructura química o el peso molecular sobre la Tg .Sustituyentes voluminosos aumentan el volumen libre y disminuyen su valor y estructuras poco flexibles o con pocas posibilidades de conformación muestran valores de Tg altos. Las interacciones entre las cadenas y, por tanto, la compatibilidad de un sistema formado por más de un componente, también ejercen una gran influencia por lo que pueden ser estudiadas mediante la determinación de la Tg. (Diez Peña-2002 [11], Escobar, García, Zaldivar1Katime-2003[13], Saez-2004 [42])

Por otro lado, resulta indispensable llevar a cabo un estudio previo de la estabilidad térmica de los sistemas. Además de ser una característica de los materiales, los estudios de estabilidad térmica son un dato preliminar importante para llevar a cabo un estudio de la Tg en condiciones adecuadas. Desde un punto de vista práctico son necesarios para conocer la temperatura de uso del polímero y asegurarnos que no se están produciendo procesos de tipo degradativo durante otras medidas en las que se emplee la temperatura como variable. Por otra parte, también pueden reflejar interacciones moleculares. (Diez Peña-2002 [11], Escobar, García, Zaldivar1Katime-2003[13], Saez-2004 [42])

1.4.3 Sensibilidad a la Luz

Con respecto a otros parámetros que inducen transiciones de fase en geles, la luz es un parámetro fácil de controlar. Se han empleado dos métodos que inducen transiciones de fase en volumen en respuesta a la luz:

1) Ionización por iluminación con luz ultravioleta: En ausencia de radiación ultravioleta existen geles que sufren un continuo cambio de volumen, mientras que con irradiación ultravioleta muestran una transición de fase en volumen. A una temperatura apropiada los geles se hinchan discontinuamente en respuesta a la irradiación de luz ultravioleta y colapsan cuando dejan de iluminarse.

2) Calentamiento local por iluminación con luz visible: Este fenómeno se caracteriza por un incremento de la temperatura dentro de un gel termosensible. En ausencia de luz el gel cambia de volumen de forma continua al variar la temperatura, en tanto que con iluminación la temperatura de transición disminuye y más allá de cierto umbral de irradiación la transición de



fase en volumen se hace discontinua. La transición de fase presumiblemente es inducida por un calentamiento local de las cadenas de polímero, debido a la absorción y la consiguiente disipación térmica de la energía lumínica cromóforo.

1.4.4 Sensibilidad al Campo Eléctrico

La intensidad de la corriente eléctrica y la composición del gel influyen en el mecanismo de liberación de un fármaco. El efecto más importante parece ser la migración y redistribución de los contraiones e iones añadidos dentro del gel . (Diez Peña-2002 [11], Escobar, García, Zaldivar1Katime-2003[13], Saez-2004 [42])

1.5 Propiedades de los Hidrogeles

Existe una relación directa entre las propiedades de un hidrogel (o un polímero en general) y su estructura, de tal forma que ambas características no pueden considerarse de forma aislada, ya que el método de síntesis influye de manera decisiva sobre ellas. Por lo tanto, cuando se exponen las propiedades de los hidrogeles ha de hacerse referencia a los parámetros estructurales que las condicionan. (Diez Peña-2002 [11], Escobar, García, Zaldivar1Katime-2003[13], Saez-2004 [42])

1.5.1 Estabilidad Dimensional

Tanto el hinchamiento lineal como el hinchamiento en volumen, dependen de la cantidad de agua absorbida, por tanto, cualquier fenómeno que dé lugar a cambios en el contenido de agua absorbida, dará lugar a cambios dimensionales. Teniendo en cuenta que el contenido de agua absorbida depende de la estructura del material, la composición del hidrogel tendrá un marcado efecto sobre la estabilidad del mismo. (Diez Peña-2002 [11], Escobar, García, Zaldivar1Katime-2003[13], Saez-2004 [42])

1.5.2 Humectabilidad superficial y tensión superficial crítica

Las propiedades superficiales de un material son importantes para establecer su biocompatibilidad. La humectabilidad superficial se obtiene determinando la tensión superficial crítica, que a su vez se determina midiendo el ángulo de contacto de un líquido con la superficie. La medida del ángulo de contacto de una serie de líquidos con diferente tensión superficial conduce a la determinación de la tensión superficial crítica. (Diez Peña-2002 [11], Escobar, García, Zaldivar1Katime-2003[13], Saez-2004 [42])

1.5.3 Permeabilidad al Oxígeno

La velocidad de transporte de compuestos de bajo peso molecular a través de hidrogeles es un importante parámetro para muchas aplicaciones.

En los hidrogeles la permeabilidad al oxígeno está gobernada por el contenido de agua en equilibrio. Cuando los hidrogeles presentan contenidos de agua menores o iguales al 30% la permeabilidad al oxígeno depende de la estructura polimérica que condiciona la



proporción de agua unida y de agua libre. Sin embargo, con contenidos de agua en equilibrio superiores, la permeabilidad al oxígeno está en proporción logarítmica al contenido de agua del hidrogel. (Diez Peña-2002 [11], Escobar, García, Zaldivar1Katime-2003[13], Saez-2004 [42])

1.5.4 Permoselectividad

Las membranas de hidrogeles presentan una baja tensión superficial con los fluidos acuosos o biológicos y su contenido en agua asociada permite controlar la permeabilidad. Así, se ha observado que el transporte de iones a través de la membrana no solamente depende de su tamaño, sino del contenido de agua que es el factor que condiciona el tamaño del poro. Teniendo en cuenta que el contenido de agua depende de la estructura molecular, pueden diseñarse membranas de diferente tamaño de poro y que, por tanto, permitan el paso selectivo de diferentes iones. (Diez Peña-2002 [11], Escobar, García, Zaldivar1Katime-2003[13], Saez-2004 [42])

1.5.5 Propiedades Mecánicas

La resistencia mecánica representa la capacidad de un material para soportar la acción de una fuerza sin romperse y generalmente se caracteriza por el esfuerzo que induce dicha ruptura. La respuesta de un material a la acción de una fuerza puede oscilar entre dos comportamientos extremos:

- Viscoso: Toda la fuerza aplicada al cuerpo, lo deforma, y al dejar de actuar, permanece la deformación. La energía suministrada se pierde en forma de calor.

- Elástico: Una vez que cesa la aplicación de la fuerza, desaparece la deformación inducida, recuperándose el trabajo correspondiente.

Los materiales poliméricos poseen la capacidad de sufrir deformaciones temporales cuando se les aplica un esfuerzo externo de intensidad limitada. Dicha deformación desaparece cuando el esfuerzo cesa. A este comportamiento se le denomina elasticidad y esta relacionado con la flexibilidad molecular de los polímeros. Cuando el material se encuentra entrecruzado (ya sea mediante enlaces químicos o físicos) formando una malla o red tridimensional, puede resistir esfuerzos mucho mayores sin perder su forma original, puesto que los enlaces intermoleculares evitan el desplazamiento de unas cadenas con respecto a otras. Nos hallamos entonces frente a un elastómero. (Diez Peña-2002 [11], Escobar, García, Zaldivar1Katime-2003[13], Saez-2004 [42])

Se denomina densidad de nudos al número de puntos de entrecruzamiento que hay por unidad de volumen en el material. Si la densidad de nudos es pequeña, la malla resulta muy abierta, los tramos de cadena que unen dos nudos consecutivos son grandes y su flexibilidad se ve apenas limitada, por lo que el material exhibe comportamiento elástico. Si la densidad de nudos es grande, la malla resulta tupida. En este caso los tramos de cadena entre nudos son cortos, las cadenas están ancladas por muchos puntos, por lo que el material pierde flexibilidad y resulta más rígido. (Diez Peña-2002 [11], Escobar, García, Zaldivar1Katime-2003[13], Saez-2004 [42])



Cuando un hidrogel está hinchado se convierte en un material blando que presenta baja resistencia a la tracción y al desgarro. Aunque el contenido de agua tiene una gran influencia en las propiedades mecánicas, el comportamiento elástico y la rigidez de los hidrogeles depende de su estructura molecular, de la densidad de entrecruzamiento, de la formación de enlaces covalentes y de las fuerzas de interacción iónica, polares y/o estéricas. Las propiedades mecánicas de un hidrogel mejoran cuando el monómero es capaz de formar enlaces de hidrógeno, aunque como contrapartida sea más sensible. (Diez Peña-2002 [11], Escobar, García, Zaldivar1Katime-2003[13], Saez-2004 [42])

Estas propiedades pueden ser controladas por tres diferentes vías:

- Alterando la composición monomérica del polímero, con sólo incrementar la cantidad relativa del componente hidrófobo se aumentará la fuerza mecánica del producto final.

- Aumentando o disminuyendo la densidad de entrecruzamiento , la fuerza mecánica aumenta drásticamente cuando se incrementa la densidad de entrecruzamiento.

- Variando las condiciones bajo las que el hidrogel es sintetizado, como el tiempo de reacción, temperatura, cantidad y tipo de disolvente, teniendo en cuenta que cualquier cambio en el polímero afecta no sólo a las propiedades mecánicas de un hidrogel sino también a cualquier otro tipo de comportamiento del material. sensible a los cambios de temperatura y de pH del medio.

1.6 Mecanismo de Degradación

1.6.1 Degradación Hidrolítica

La mayoría de los polímeros biodegradables son diseñados para degradarse como resultado de la hidrólisis de las cadenas poliméricas biológicamente aceptable. En una primera fase el agua penetra en los dominios amorfos del material atacando los enlaces químicos y convirtiendo las cadenas poliméricas en fragmentos más soluble sen agua. En esta primera etapa, el material no pierde sus propiedades porque la matriz del material esta soportada aún con las regiones cristalinas. Una posterior hidrólisis con la consecuente reducción del peso molecular da lugar a una perdida de propiedades físicas, cuando el agua empieza a fragmentar el material. (Martinez Palau-2008 [32], Katime Amashta-2005 [28]).

Factores que influyen en la degradación hidrolítica de los polímeros:

A) Naturaleza de los grupos funcionales. Existe una relación directa entre la sensibilidad del grupo a la hidrólisis y la degradabilidad del polímero. Sin embargo, otros factores tienen una influencia considerable y pueden alterar el comportamiento de un material polimérico predecible.



B) Permeabilidad al agua y solubilidad (hidrofílicos-hidrofóbicos). Depende del carácter hidrofílico de los grupos funcionales, del número de éstos, y de su accesibilidad (factor de vital importancia). Cuando la velocidad de absorción de agua es superior a la velocidad de hidrólisis, ocurre una degradación en masa, y al revés, tiene lugar una degradación superficial.

C) Factores físico-químicos: intercambio iónico, fuerza iónica, pH. La velocidad de degradación de un polímero es función del medio de incubación. Generalmente el proceso de degradación puede ser activado o ralentizado por un cambio en el pH del medio.

D) Cristalino-amorfo. La morfología del polímero es de gran importancia, ya que la fase amorfa es mucho más accesible al agua que la cristalina. Así, los polímeros biodegradables suelen ser semicristalinos, y es frecuente que en las primeras fases de degradación aumente el porcentaje de cristalinidad del polímero.

F) Peso molecular y estructura química.

1.6.2 Biodegradación

Se aplica este término cuando las transformaciones y el deterioro del polímero se debe a la acción de organismos vivos: el proceso está catalizado por la acción de hongos, bacterias, etc. y enzimas segregados por éstos. Al suceder en medios acuosos, en ocasiones biodegradación y degradación hidrolítica van de la mano.

La biodegradación comienza por la colonización de la superficie del polímero por bacterias y hongos. La unión a su superficie depende de factores tales como la tensión superficial, porosidad y textura superficial. Los polímeros compactos (p.e. sintéticos estereoregulares y con unidades repetitivas pequeñas) son menos biodegradables, puesto que las enzimas son menos accesibles a los grupos hidrolizables. (Ramos-2005[38]).

1.7 Biocompatibilidad y Biofuncionalidad

Generalmente la funcionalidad se cubre satisfactoriamente con las características mecánicas que poseen los materiales, sin embargo lo primordial es que un material sea compatible, es decir que no desencadene una respuesta inmunológica en le organismo.

Los hidrogeles poseen un gran potencial como biomateriales, debido a su buena biocompatibilidad. Esta característica se debe a que las propiedades físicas de los hidrogeles se asemejan a las de los tejidos vivos más que cualquier otra clase de biomateriales sintéticos, particularmente, en lo referente a su contenido en agua relativamente alto, su consistencia blanda y elástica y su baja tensión superficial. (Martinez Palau-2008 [32]).



Capítulo 2: APLICACIONES BIOMÉDICAS DE HIDROGELES

2.1 Ingeniería de tejidos

Las estrategias que utiliza la bioingeniería para crear nuevos tejidos y órganos se fundamentan en la combinación de materiales artificiales con moléculas bioactivas que inducen la formación tisular o el crecimiento de células. Las moléculas bioactivas usadas más frecuentemente son factores de crecimiento o proteínas de matriz extracelular. Esta combinación puede ser realizada mediante procedimientos conductivos, inductivos y de transplante de células (Callen Palacio 2009.[8])

Estrategias conductivas: Utilización de materiales de manera pasiva como las membranas para guiar la regeneración tisular. Esta estrategia se basa en la colocación de un molde, de manera de darle a las células un lugar y forma especifica a seguir. (Sesman 2007[46])

Estrategias inductivas: colocación de células o factores como las proteínas morfogenéticas óseas (BMPs) que se activan en el sitio del defecto induciendo la formación de los tejidos. Aquí a diferencia de la estrategia anterior, las matrices o moldes están dopados con sustancias que activan las células cuando llegan al lugar. (Sesman 2007[46])

Estrategias de trasplante celular: trasplante directo de células producidas en el laboratorio. Se toma una biopsia, luego se la envía al laboratorio y allí es colocada en moldes prefabricados, que generan tejido para implantarlo posteriormente en el paciente. (Sesman 2007[46])

El uso del material polimérico es de importante utilidad ya que sirve como medio de transporte de las células o tejidos fabricados. Los polímeros sintéticos, como los hidrogeles, han sido utilizados de gran manera como materiales para los modelos debido a sus buenas características de procesamiento. Estos materiales tienen un rango de degradación corto (días), o largo (meses). Aplicaciones de estas técnicas se ha desarrollado en las siguientes ramas (Callen Palacio 2009.[8]):

· Ingeniería de tejido óseo · Ingeniería de cartílago · Ingeniería hepática

2.2 Transporte y liberación de Fármacos

Las formas convencionales de administración de medicamentos (inyecciones y tabletas orales) normalmente permiten muy poco control sobre las concentraciones de dichas sustancias en los sitios donde se requiere que actúen. Además, muchos tienen tiempo de permanencia o de actividad muy corto cuando se encuentran en el sitio de acción. Por ejemplo, al dosificar medicamento en los ojos mediante gotas, debido al parpadeo y flujo de las glándulas lacrimales la concentración disminuye en pocos minutos. Por lo tanto, un sistema de dosificación que permita mantener niveles ideales y constantes por un tiempo suficiente para que un compuesto actúe es muy deseable. Esto se puede lograr incorporando el agente activo en una matriz polimérica, que puede ser



biodegradable y desde la cual el medicamento se libera a una velocidad adecuada (Katime – 2005[27]).Los hidrogeles, se han reconocido como matrices poliméricas de elevada biocompatibilidad y atractiva capacidad de hinchamiento en medio acuoso lo cual facilita la liberación de medicamentos de manera controlada (Diez-2002[11]).

Este esquema, muestra un proceso general para obtener un sistema fármaco-hidrogel por medio de la unión física de ambos, es decir, el fármaco en disolución es atrapado en la matriz polimérica, por su propiedad hidrofílica, la cual actúa como soporte de almacenamiento y dosificación. Sin embargo otro sistema fármaco hidrogel puede ser obtenido cuando el principio farmacologicamente activo está unido químicamente a la matriz polimérica (Diez-2002[11]).

Los hidrogeles denominados inteligentes son aquellos que pueden responder a diferentes estímulos del medio. Así, se pueden crear dispositivos poliméricos que responden a estímulos físicos, químicos y eléctricos del medio: polímeros sensibles a condiciones químicas de pH o a la presencia de un disolvente o enzima, polímeros que responden a la temperatura, a un campo magnético, al ultrasonido o fotoirradiación o polímeros sensibles a estímulos eléctricos. Una característica interesante de muchos hidrogeles sensibles a estos estímulos es que el mecanismo que causa el cambio estructural es completamente reversible (Arredondo-López-2009[3]).

Fig 2.1 . Esquema de la obtención de un Hidrogel para la liberación de medicamentos

(Arredondo-López-2009[3]).



Estas posibilidades de estimulación permiten que el problema de la liberación de medicamento pueda ser abordado con diferentes mecanismos. Sin embrago los efectos del pH y la temperatura se consideran los más relevantes debido a que son variables inherentes a los sistemas fisiológicos.

En el área de liberación controlada de fármacos se han estudiado sistemas de liberación de antibióticos, analgésicos, antineoplásicos, etcétera. Uno de los principales retos es el desarrollo de sistemas (hidrogel-medicamento) que permitan la liberación de fármacos de modo constante y en la dosis deseada durante un período determinado, ya que se ha demostrado que hay una relación directa entre la cantidad de droga liberada y su acción farmacológica. (Arredondo-López-2009[3]).

Tabla 4 Factores que influye en el Hinchamiento del los Hidrogeles

(Arredondo-López-2009[3]).

2.3 Lentes de contacto

Es preciso que el material con el que se fabrique la lente permita la llegada de oxígeno a la cornea, la presencia de una película de fluido lacrimal entre la cornea y la lente, y que resista las fuerzas que se generan al abrir y cerrar los párpados. Se fabrican lentes de contacto utilizando hidrogeles de baja hidratación (38 a 45% de contenido de agua, media hidratación (50 a 60% de agua) y de alta hidratación (contenido mayor de 65% de agua). Los primeros hidrogeles utilizados para fabricar lentes de contacto fueron de



poli(metacrilato de 2-hidroxietilo), phema, entrecruzado ligeramente con dimetacrilato de etilenglicol. Sin embargo, se utilizan hidrogeles fabricados con más de un polímero, los cuales poseen mejores propiedades, aunque el material base sigue siendo un polímero acrílico. (Santodomingo-2008[44])

2.4 Corrección de problemas oculares

Los hidrogeles se han aprovechado en la corrección del glaucoma, enfermedad que produce una elevación de la tensión ocular y destruye las fibras del nervio visual. En este caso se inserta una tira del hidrogel en la cámara ocular, que al hidratarse se hincha y reblandece tapando la incisión quirúrgica y permitiendo al mismo tiempo un lento drenaje del fluido, con la consiguiente disminución de la presión ocular. (Durán de la Colina-2002 [12])

2.5 Revestimiento de suturas

Aunque los hidrogeles no poseen las propiedades mecánicas adecuadas para utilizarlos en suturas quirúrgicas, su biocompatibilidad, ha permitido su empleo como revestimiento de las suturas. Como beneficios se obtienen una más rápida regeneración de células y la eliminación de algunos efectos nocivos que producen las suturas tradicionales. Así, cuando se usa hilo de sutura de poli(tereftalato de etileno) se provocan reacciones de los tejidos adyacentes y se observa la formación de coágulos, efectos que desaparecen recubriendo la sutura con un hidrogel. (UVa – 2005 [50]).

2.6 Prótesis de tejidos blandos

Debido a sus propiedades físicas es posible utilizar los hidrogeles como prótesis de tejidos blandos. Así, el phema ha sido empleado como prótesis de senos, ya que tiene algunas ventajas sobre otros materiales sintéticos, por ejemplo, el ser permeable a algunos fluidos del cuerpo. (UVa – 2005 [50]).

2.7 Filtros para Hemodiálisis

La hemodiálisis es una técnica terapéutica que permite la eliminación de toxinas de la sangre en los enfermos del riñón. Aunque en la hemodiálisis se utilizan membranas de celulosa regenerada, se han ensayado membranas basadas en hidrogeles preparados con polímeros o copolímeros de phema, n-vinilpirrolidona y de ácido acrílico los cuales presentan buena permeabilidad y selectividad. (UVa – 2005 [50]).



Capítulo 3: HIDROGELES REABSORBIBLES

3.1 Hidrogeles Naturales

3.1.1 Colágeno

El colágeno es una proteína fibrosa que forma el tejido conectivo. Existen varios tipos de colágeno siendo el más abundante el denominado Tipo I., la unidad estructural constituyente es el tropocolágeno, una proteína de alrededor de 300.000 de peso molecular, constituida por tres cadenas del mismo tamaño, dos de ellas idénticas, las llamadas alfa1, y otra ligeramente distinta, la alfa2. Las tres cadenas están unidas entre sí por puentes de hidrógeno entre los grupos amino y carboxilo de los restos de glicina, y por puentes de hidrógeno con las cadenas laterales de la hidroxiprolina, formando una hélice triple, estructura peculiar del colágeno. (Martinez Palau-2008 [32], Serra-2005 [45]).

Fig 3.1.1.1 Micrografía electrónica de fibrillas de colágeno(Martinez Palau-2008 [32])

La utilización del colágeno en el ámbito médico:

- Contribución a la mejora de las propiedades mecánicas tisulares.

- Poder hemostático: las placas y los polvos de colágeno se utilizan en cirugía para provocar la hemostasia.

- Crecimiento celular: los soportes de colágeno se utilizan como sustrato para desarrollar cultivos celulares. Estos cultivos pueden conducir hacia la formación de nuevos tejidos.



- Coadyuvante de la cicatrización: el colágeno bajo la forma de film, se utiliza en el tratamiento de quema-duras y úlceras. Es biocompatible y biodegradable.

En comparación con otras proteínas es algo inmunógenos y los telopéptidos del colágeno humano son prácticamente superponibles a los de colágeno bovino. Es esencial que la antigenicidad se evalúe de forma independiente para cada tipo de producto. (Martinez Palau-2008 [32])

Los determinantes antigénicos principales están localizados a nivel de los telopéptidos. Es importante destacar que el colágeno desnaturalizado es más antigénico, de ahí la importancia de utilizar colágeno nativo para las aplicaciones médicas. (Martinez Palau-2008 [32]).

La biodegrabilidad del colágeno y sus derivados es un punto importante en su utilización en el campo de los implantes. En los implantes, el número de “Cross-link” es un factor importante en la revascularización, regeneración celular y en la persistencia del implante. (Martinez Palau-2008 [32]).

El colágeno puede implantarse en heridas con pérdida de piel con el fin de impedir la retracción y de minimizar el desarrollo del tejido de granulación. (Martinez Palau-2008 [32]).

3.1.2 Ácido Hialurónico

El ácido hialurónico es uno glucosaminoglucano formado por una cadena de disacáridos constituidos por ácido D-glucorónico y N-acetil-D-glucosamina. Presente en la sinovia, humor vítreo y tejido conjuntivo. (Martinez Palau-2008 [32], Cantú Martínez-2009 [9]).

Fig 3.1.2.1 Disacárido del ácido hialurónico.(Martinez Palau-2008 [32])

El ácido hialurónico puede ser modificado químicamente con facilidad. Su interés como biomaterial radica en el hecho de no ser antigénico.

3.1.3 Quitosán

El quitosano es el único polisacárido catiónico natural, ello le confiere características especiales que lo hacen útiles en numerosas aplicaciones. En su estructura el nitrógeno



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se encuentra una amina alifática primaria y origina reaccione típicas de ese grupo funcional. (Espinoza-2007[16])

El quitosano a ser una base forma, sales con ácidos y origina polielectrolitos cuyas solubilidades son función de la naturaleza del anión involucrado, del grado de deacetilación (grupos de amino libres que posee la cadena principal), del peso molecular del polímero y de la temperatura. El quitosano es soluble en diferentes medios, en ácidos inorgánicos como, clorhídrico, bromhídrico, yodhídrico, nítrico y perclórico diluido. (Espinoza-2007[16])El quitosano se obtiene por deacetilación de la quitina presente en los caparazones de camarones y gambas La quitina a lo largo de sus cadena posee grupos N - acetilos y cuando se somete a un medio alcalino muy concentrado y a temperaturas superiores a 60º C, se produce una reacción de deacetilación. Esta reacción consiste en la perdida del resto acetilo del grupo amino del carbono 2, mientras queda un grupo en esa posición. La velocidad de degradación de este polímero, viene determinada por el contenido residual del acetilo, que es un parámetro fácilmente controlable. (Espinoza-2007[16], Martinez Palau-2008 [32]).

Fig 3.1.3.1 Estructura de la quinina y quitosano. ( Espinoza-2007[16]).

Aplicaciones Biomédicas

Existen estudios que demuestra que el quitosano puede ser usado para inhibir fibroplasias y promover el crecimiento celular; por tal razón el quitosano es un polímero para el área de los biomateriales. ( Espinoza-2007[16], Sánchez-Sibaja-Vega-Baudrit-Madrigal-2007 [43]).

Entre las aplicaciones Biomédicas el quitosano se destaca uso en los siguientes campos:

Preparación de apósitos y vendajes para el tratamiento de heridas dado su carácter hemostático y su efecto acelerador de la curación.



Preparación de diferentes soportes, andamiajes para la regeneración tisular y reparación tisular.

Fig 3.1.3.2 Andamios de quitosano hidratado (20 x 20 x 8,3 mm) (a) y Secado ( 14,8 x 15 x 5,8 mm ) (b) ( Martinez Palau-2008 [32])

3.1.4 Alginato

Es un polisacárido lineal que se obtiene a partir de algas pardas como la Laminaria hyperborea y la Lessonia. Esta formado por homopolímeros en bloques de dos tipos de monosacáridos, el acido manurónico (M) y el ácido glucorónico (G). (Yabur Pacheco-2005[54], Martinez Palau-2008 [32])

Fig 3.1.4.1 Estructura del Alginato ( Martinez Palau-2008 [32])

Las ventajas de estos polímeros son su biocompatibilidad y su no inmunogenicidad. Además se caracteriza por una elevada hidrofilicidad que le confiere una naturaleza de gel y lo hace idóneo para encapsulación de principios activos. Se emplea en liberación controlada de fármacos. (Diez -2002[11], Martinez Palau-2008 [32]).

3.1.5 Polihidroxialcanoatos (PHA)

Los polihidroxialcanoatos son polímeros de origen natural sintetizados por microorganismos. Obtenidos mediante fermentación aeróbica en un medio de cultivo rico en hidratos de carbono, bajo condiciones de estrés nutricional. Si durante su crecimiento la bacteria detecta falta o reducción de algún nutriente (N, P, Mg, K, O, S) entonces genera una reserva de energía mediante la acumulación en el citoplásma de PHAs en forma de gránulos. (Hermida-Díaz-2004 [22], Almeida-Ruiz-López-Pettinari-2004 [2]).



Fig 3.1.5.1. Micrografía de gránulos de PHA en el interior de una célula.

(Hermida-Díaz-2004 [22])

Los PHA son polímeros lineales de (R)-3-hidroxiácidos en los cuales el grupo carboxilo de un monómero forma un enlace tipo éster con el grupo hidroxilo del monómero siguiente (Hermida-Díaz-2004 [22], Almeida-Ruiz-López-Pettinari-2004 [2]):

Fig 3.1.5.2 Estructura general de los polihidroxialcanoatos. (Almeida-Ruiz-López-Pettinari-2004 [2])

Dado que son biodegradables, presentan una buena biocompatibilidad y resultan interesantes para aplicaciones en ingeniería de tejidos.

En los últimos años, los PHA han sido utilizados en una amplia gama de dispositivos como suturas, dispositivos de regeneración de tejidos, sistemas de liberación de fármacos. El PHA más ampliamente estudiado es el poli (3-hidroxibutirato) que es altamente cristalino frágil y relativamente hidrofóbico. Estos polímeros presentan degradación hidrolítica y enzimática. (Hermida-Díaz-2004 [22], Almeida-Ruiz-López-Pettinari-2004 [2]).

Fig 3.1.5.3 estructura del poli (3-hidroxibutirato) (PHB). (Hermida-Díaz-2004 [22]).

3.2 Hidrogeles Sintéticos

3.2.1 Poli(N-vinil pirrolidona)Sinónimos: Polividona; PVP.



Formula empírica:(C6H9ON)n.

Peso molecular: 111.1.La polivinil pirrolidona esta formada por aproximadamente 11500 a 25000 unidades de este monómero y no contiene menos de 95% de (C6H9ON)n.

Fig 3.2.1.1 Estructura del poli(N-vinil pirrolidona) (PVP). (INCHEM [24])

Una de las aplicaciones de este hidrogel es su utilización junto con la silicona como bioimplantes para lograr el aumento de tejidos blandos en el rostro, y para tratamientos urológicos de incontinencia por estrés, etc. No produce reacciones alergénicas, y luego de un tiempo se degrada, se transporta por el torrente sanguíneo y se elimina al exterior. (INCHEM [24])

3.2.2 Alcohol Polivínilico

Sinonimos: Polivinil alcohol; PVA; Polivinol; Homopolímero de Etenol Formula empírica:(C2H4O)n

Peso específico: 1.19 - 1.31 1,19 a 1,31 Fórmula química: [-CH2CHOH-] n

Fig3.2.2.1 Estructura del poli(N-vinil alcohol).

El alcohol polivinílico posee una excelente formación de película y propiedades adhesivas. También es resistente al aceite, grasa y solventes. Es inodoro y no tóxico. Tiene una alta resistencia a la tracción y la flexibilidad. El agua, reduce su resistencia a la tracción, y aumenta su elongación y resistencia al desgarro. PVA es totalmente biodegradable. (MSDS-2008 [35]).Se utiliza junto al quitosano para tratamiento de heridas de difícil cicatrización quemaduras, ulceras, etc. El quitosano le confiere características antimicrobianas debido al grupo amino cargado positivamente que interacciona con la membrana de la bacteria cargada negativamente (Kety Leóna-2007[29]).

3.2.3 Ácido Poliláctico (PLA)

El ácido poliláctico, PLA, es un polímero termoplástico, amorfo o semicristalino, que ha sido ampliamente estudiado en aplicaciones como la liberación controlada de



fármacos, suturas biodegradables y diferentes implantes para la fijación de fracturas y para la elaboración de dispositivos vasculares (UVa – 2005 [51]).

Fig3.2.3.1 Estructura química del Ácido poliláctico(UVa – 2005 [51]).

El PLA se degrada inicialmente por hidrólisis, lo cual conlleva a la liberación de sus respectivos monómeros (ácido láctico en este caso). Estos monómeros son incorporados dentro de los procesos fisiológicos a nivel celular, donde continúa su degradación y da inicio a la ruta metabólica. (UVa – 2005 [51]).

Ac. láctico->lactato->piruvato->Acetilcoenzima A -> ciclo del ácido cítrico -> ATP.

Los desechos de este ciclo son eliminados en la respiración y excretados por los riñones.

El PLA es actualmente utilizado en clavos para la unión de ligamentos y reparación de meniscos, suturas, tornillos y clavos para la fijación de fracturas y cirugía maxilofacial, liberación de fármacos y stents para cirugía cardiovascular. Una de las aplicaciones más recientes del PLA es en el campo de la Ingeniería de Tejidos, la cual se basa en generar tejidos a partir de células del mismo paciente cuyo crecimiento es guiado in situ mediante andamios reabsorbibles. Este tipo de terapia ha sido estudiada para la regeneración de diferentes tejidos como lo son el tejido cutáneo, cardiovascular y más recientemente, el cartilaginoso, el tejido óseo y hepático. (UVa – 2005 [51]).

3.2.4 Polietilenglicol

Sinónimos: 1,2-Etanodiol, glicol de etileno, óxido de etileno, polioxido de etileno, polímero de oxietileno, polímeros de óxido de etileno; Polihdroxiethileno;



polioxietileno; Polyoxyethilenodiol. PEO: Óxido de polietileno, POE: Polioxietileno (MINDFULLY - 2009 [34]).Peso molecular: 44n+18 (n=500.000 to 10.000.000)Fórmula química: C2nH4n+2On+1

Fig 3.2.4.1 Estructura del polietilenglicol

(Javeriana-2009 [25])

El polietilenglicol (PEG) puede representarse en forma abreviada como HO-PEG-OH, en la que se entiende que -PEG- representa la siguiente unidad estructural:

−CH2CH2O − (CH2CH2O)n − CH2CH2−

n varía típicamente desde aproximadamente 10 hasta 2000.

Para hacerlos degradables se introducen enlaces químicos débiles en el hidrogel, que proporcionan una descomposición hidrolítica de las reticulaciones y la liberación de moléculas de fármaco que pueden estar atrapadas dentro de la matriz. Los geles se descomponen en fragmentos de PEG atóxicos, que se eliminan del cuerpo.El PEG es de gran utilidad en biotecnología, y en aplicaciones, como la administración de fármacos y para cubrir heridas. El PEG no es tóxico, no tiende a favorecer una respuesta inmunitaria, y es soluble en agua y en muchos disolventes orgánicos. (Milton-2007 [33])

Capítulo 4: CONCEPTOS GENERALES DE ANDAMIOS EN INGENIERÍA DE TEJIDOS

4.1 Características de los Andamios



Las estrategias en ingeniería de tejidos generalmente emplean estructuras tridimensionales o matrices sobre las cuales las células se reorganizan y forman un tejido nuevo. (Atala-Money[4], Lizarbe-2007[31], Escobar-2008 [14], Fossard-Arnaurd-2009[19])

La matriz ideal para ingeniería de tejidos debe:

(i) Ser tridimensional y altamente poroso con una red de poros interconectada para el crecimiento de las células y el transporte de alimentos.

(ii) Ser biocompatible y absorbible con una velocidad de degradación y de resorción controlable para emparejar el crecimiento de las células/ del tejido in vitro e in vivo.

(iii) Tener una superficie químicamente adecuada para el acceso, la proliferación, y la diferenciación de las células.

(iv) Poseer características mecánicas parecidas a las del tejido en el sitio de la implantación.

(v) Permitir la adhesión celular.

4.1.1 Porosidad

El material debe poseer una gran estructura porosa, con dichos poros interconectados y de tamaño adecuados para permitir la adhesión y proliferación celular, permitiendo la neo-vascularización del tejido circundante. Además, los scaffolds pueden tener una microporosidad que permita la capilaridad. La porosidad y la interconectividad son factores importantes a tener en cuenta en el momento de diseñar un scaffold. No obstante, el grado de porosidad influye en otras propiedades tales como la estabilidad mecánica, por lo que dependiendo del sitio de aplicación se debe establecer un balance entre ellas. (Escobar-2008 [14], Fossard-Arnaurd-2009[19])

4.1.2 Tamaño de poro

Esta propiedad es una de las más importantes, por el simple hecho de que si el poro es muy pequeño, habrá una oclusión del poro por las células. Esto puede prevenir la penetración celular, producción de matriz extracelular y la neo-vascularización de las áreas internas del andamio. El tamaño de poro afecta directamente las propiedades mecánicas del andamio. (Escobar-2008 [14], Fossard-Arnaurd-2009[19]).

4.1.3 Propiedades Superficiales

Propiedades como la estructura química de la superficie del material o la topografía, afectan a la adhesión y proliferación celular. Las propiedades químicas están relacionadas con la capacidad de las células de adherirse al material. (Escobar-2008 [14], Fossard-Arnaurd-2009[19]).

4.1.4 Propiedades mecánicas y biodegradación

: En condiciones “in vitro”, el scaffold debe tener una fuerza mecánica suficiente para resistir las presiones hidrostáticas y mantener su forma porosa que permita el crecimiento celular y la producción de matriz extracelular. Por otro lado, los tiempos de



degradación del scaffold deben estar en el rango de los tiempos de crecimiento celular. (Escobar-2008 [14], Fossard-Arnaurd-2009[19]).

Los soportes se construyen con materiales cuya naturaleza está acorde con la función de la estructura del órgano o tejido donde se vayan a implantar. Aunque los polímeros sintéticos son los que más se emplean hoy en día, también, según el uso, se fabrican soportes metálicos, de cerámicas, de polímeros naturales (colágeno, alginatos y quitosán) y materiales compuestos. (Escobar-2008 [14], Fossard-Arnaurd-2009[19]).

La función primaria de un andamio, es la de permitir la unión de células dentro y fuera de ellos, así como la proliferación y la diferenciación de células. También debe proveer un ambiente en la cual las células puedan mantener su fenotipo y sintetizar moléculas y proteínas que requiera. (Escobar-2008 [14], Fossard-Arnaurd-2009[19]).

Mientras el “andamio” aporta la estructura o consistencia al órgano, las células empiezan a multiplicarse en el soporte si reciben las señales químicas que favorecen su crecimiento. Las células proliferan y a la vez se organizan adaptándose a la forma del armazón que, a su vez, imita la estructura del órgano diana. Estos soportes se construyen con moléculas permeables para permitir el paso del oxígeno y de los nutrientes necesarios para el crecimiento de las células. En el caso de un sistema biodegradable, la degradación del soporte debe ir asociada a la integración de las células en el órgano de forma concomitante a su regeneración. (Escobar-2008 [14], Fossard-Arnaurd-2009[19]).

Fig 4.1. Herramientas básicas para la formación de tejidos: andamios (biomaterial) y células

(Fossard-Arnaurd-2009[19]).

4.2 Métodos de fabricación de andamios

Las estructuras poliméricas porosas pueden ser obtenidas a través de numerosos métodos. Cada técnica de elaboración le confiere al andamio final características



estructurales diferentes, por lo que es muy importante elegir la técnica correcta según la aplicación final del andamio (Atala-Money[4], Buckley-O’Kelly[7], Yao Loong-Yen Wah[55],Fossard-Arnaurd-2009[19]).

4.2.1 Gel Casting.

Este método consiste en disolver el polímero en un solvente orgánico como la acetona. La solución polimérica es colocada en un molde hasta alcanzar consistencia de gel. Seguidamente el gel es procesado mediante diferentes concentraciones de acetona, etanol y agua para así obtener una estructura microporosa. (Fossard-Arnaurd-2009[19], Sachlos-Czernuszka[41]).

4.2.2 Disolución y colada con liberación de partículas.

En este método, se incorpora a la solución polimérica una proporción determinada de partículas minerales (cloruro de sodio) u orgánicas (sacarosa). La mezcla es luego colada en un molde donde el solvente se evapora o puede ser procesada por “freeze-drying”. Una vez evaporado el solvente, las partículas son disueltas en agua dejando a su paso los diferentes poros. Con esta técnica se pueden conseguir porcentajes de porosidad bastante elevados. El tamaño de los poros dependerá de las partículas utilizadas. (Fossard-Arnaurd-2009[19], Sachlos-Czernuszka[41]).

4.2.3 Laminación de membranas.

Es similar a la técnica conocida como “laminated object manufacturing (LOM)” usada en el prototipado rápido. Consiste en la utilización de diferentes films porosos generalmente obtenidos a partir de la técnica de disolución y colada con liberación de partículas, y colocados uno sobre otro unidos con la ayuda de la impregnación con cloroformo en la superficie, para obtener estructuras tridimensionales de forma compleja. (Fossard-Arnaurd-2009[19], Sachlos-Czernuszka[41])

4.2.4 Separación de fases

El polímero se disuelve en un solvente como el dioxano a una temperatura baja. La separación líquido-líquido y luego sólido-líquido es inducida al bajar la temperatura de la solución. Subsecuentemente se elimina el solvente solidificado por medio de la sublimación del mismo dejando así el andamio polimérico. La concentración del polímero y la estrategia de enfriamiento juegan un papel fundamental en la morfología final de los poros. (Fossard-Arnaurd-2009[19], Sachlos-Czernuszka[41]).

4.2.5 Saturación con gas

Para esto se utilizan especimenes poliméricos sólidos previamente prensados, los cuales son expuestos a altas presiones (800 psi) de CO2 permitiendo así la saturación del



polímero con el gas. Se crea una inestabilidad termodinámica al reducir la presión del gas a niveles ambientales Esto conlleva la nucleación y expansión del CO2 disuelto, generando así macroporos. La mayor ventaja de este proceso es que no utiliza solventes orgánicos. La mayor desventaja es que el producto final es poco poroso en la superficie y además permanece un cierto porcentaje de porosidad cerrada en el interior del material. Para solucionar estos problemas se está utilizando esta técnica en combinación con partículas solubles en agua. (Fossard-Arnaurd-2009[19], Sachlos-Czernuszka[41]).

4.2.6 Liofilización

Esta técnica es similar a la separación de fases, consiste en liofilizar soluciones congeladas del polímero con ácido acético glacial o benceno. La morfología de las esponjas depende notablemente del polímero y del solvente. Por ejemplo el benceno induce una estructura de tipo capilar, mientras que el ácido acético produce una estructura de tipo librillo.

Las etapas fundamentales del proceso son:

i. La congelación: El producto es congelado, es una condición necesaria para la sequedad a baja temperatura.

ii. El vacío: después de la congelación, el producto es colocado en un compartimiento donde se hace el vacío. Esto permite al solvente congelado en el producto, de vaporizarse sin pasar a través de la fase líquida, un proceso conocido como sublimación.

iii. El calor: Se aplica al producto congelado para acelerar la sublimación.

iv. La condensación: A baja temperatura las placas del condensador quitan el solvente vaporizado del compartimiento del vacío, convirtiéndolo de nuevo a un sólido. Esto termina el proceso de la separación. (Fossard-Arnaurd-2009[19],Sachlos-Czernuszka[41])



Tabla 5. Técnicas para la obtención de andamios(Fossard-Arnaurd-2009[19])

Fig 4.2 Andamios preparados por liofilización. Matrices (A, E) Quitosano, (B, F) Colágeno, (C, G) Mezcla 7:3, (D, H) Mezcla 1:1.Escala de Barra A, B, D = 180 µm, Escala de Barra C = 90 µm, Escala de Barra E, F, G, H = 13 µm.( RISBUD-KARAMUK-MAYE-2002[39] )



Capítulo 5: APLICACIONES DE LOS SCAFFOLDS EN INGENIERÍA DE TEJIDOS

5.1 Scaffold para Ingeniería de Tejido Hepático

El hígado es el órgano principal en la homeostasis metabólica, ya que es responsable del metabolismo, síntesis, almacenamiento y redistribución de nutrientes, carbohidratos, grasas y vitaminas. Además, el hígado elimina los desechos y xenobióticos por conversión metabólica y excreción biliar.(Avilés-Macía-García-2003 [5], Zeini-2007 [56])

El tipo celular principal en el hígado y que desempeña la mayoría de funciones descritas es el hepatocito, que constituye el 80% de las células hepáticas. El otro 20% está integrado por células no parenquimáticas, que incluyen a células de Kupffer, células endoteliales, células epiteliales biliares y células esteladas. En contraste con otros tejidos regenerativos (médula ósea, piel), la regeneración hepática no depende de un grupo de células progenitoras o células madre. (Avilés-Macía-García-2003 [5], Zeini-2007 [56])

Figura 5.1.1. Señalización por citoquinas y factores de crecimiento en la regeneración hepática. Moléculas claves en inmunidad, como LPS, activan la producción de TNF-a e IL-6 por células de Kupffer. TNF- a e IL-6 activan Stat-3(entre otras señales) y varias proteínas que también participan en la señalización por factores de crecimiento. Asimismo, se activan señales que participan en la finalización de la regeneración como TGF-b, Socs-3 y p27. El factor decrecimiento HGF se une al receptor Met, activando la vía de PI3K y AKT y la liberación de TGF-a y otras señales compartidas con la señalización porcitoquinas como AP1, JNK, ERKs, C/EBP-b e IGFBP1. Esta señalización lleva al aumento de la expresión de ciclinas D1 y E y a una disminución de los niveles de p27.Adaptada de (Taub, 2004). ( Zeini-2007 [56])

Andamios para regeneración hepática



Estudios recientes relacionan la sobrevida de los hepatocitos en directa proporción no solo al polímero utilizado, sino a su geometría y organización celular en el mismo. Se han utilizados diversas sistemas tridimensionales de sembrado celular buscando la adhesión celular, tales como matrices de ácido poliláctico y esponjas conformadas por derivados de poliestireno. Estudios más recientes utilizando Ratas del tipo Lewis, han logrado mantener hepatocitos en cultivos y con buena adhesión celular por un período de un año utilizando un polímero sintético a base de tipo alcohol Polivinilo. (Jiankang-Dichen-Yaxiong-Bo-Qin-2008[26], Tan [48], Contreras-Poniachik-Oksenberg-2004 [10], Falke [18])

Se ha visto que los hepatocitos son capaces de repoblar la matriz utilizada y realizar funciones específicas del hígado como secreción de albúmina y síntesis de Urea. Sin embargo, existen ciertos problemas que, hasta la fecha, han impedido su utilización para utilizarlos en un sistema de soporte hepático bioartificial. (Jiankang-Dichen-Yaxiong-Bo-Qin-2008[26], Li-Pan-Zhang-Yu [30], Escorsell-Mas-2009[15])

A. Dificultades de obtención de hepatocitos en cantidades adecuadas. Deben proceder de hígados no adecuados para trasplante convencional

B. Su capacidad regenerativa “in Vitro” parece muy inferior a la “in vivo”, a no ser que reciban un estímulo proliferativo.

C. La capacidad funcional de los hepatocitos en cultivo parece inferior a la original.

Se ha postulado el uso de hepatocitos de diverso origen: células de una línea inmortalizada de hepatoblastoma, hepatocitos de origen porcino o hepatocitos humanos procedentes de órganos no apropiados para trasplante. Existen estudios clínicos con los dos primeros. Tanto los hepatocitos procedentes de hepatoblastoma como los de origen porcino presentan importantes problemas potenciales. Así, los sistemas con células procedentes de hepatoblastoma tienen la ventaja de una multiplicación ilimitada “in vitro” frente a un teórico problema de seguridad: la transmisión de células tumorales al paciente. Por lo que respecta a las células de origen porcino, el principal riesgo deriva de la potencial transmisión del virus PERV (Porcine Endogenous Retrovirus) que podría desencadenar una epidemia similar a la producida por el VIH. (Escorsell-Mas-2009[15])

5.1.1 Scaffold híbrido de quitosano y gelatina para ingeniería de tejido hepático

El quitosano debido a su excelente biocompatibilidad, biodegradación y su estructura similar a los glicosaminoglicanos, componente de la matrix extracelular del tejido hepático hace que sea un material apropiado para la fabricación de andamios en ingeniería de tejido. (Espinoza-Espíritu-2007 [16], Li-Pan-Zhang-Yu [30], Tan [48])

Investigadores demostraron que funciones específicas del hígado como secreción de albúmina y la síntesis de Urea fueron mayores en el cultivo de hepatocitos in vitro en matrices porosas de quitosano y gelatina con estructuras bien organizadas. (Jiankang-Dichen-Yaxiong-Bo-Qin-2008[26])Arquitectura del andamio



La figura 5.1.1.1 esquematiza el modelo de un andamio bien organizado; arquitectura del lóbulo hepático, incluyendo la vena porta, cámaras hepáticas, y la vena central con tamaño de poro medio de 100 µm. Técnicas de micro replicación, prototipado rápido y liofilización utilizadas para la obtención final del andamio. (Jiankang-Dichen-Yaxiong-Bo-Qin-2008[26], Wang-2006 [52]).

Fig. 5.1.1.1Fabricación andamio híbrido de quitosano-gelatina con características bien definidas y

estructuras porosas. (A) Diseño utilizando software (CAD), (B) Molde del andamio construido por

esterolitografía, (C) Andamio híbrido de quitosano gelatina. (Jiankang-Dichen-Yaxiong-Bo-Qin-

2008[26])

Fig. 5.1.1.2 Sembrado de hepatocitos en andamios de quitosano-gelatina proporción 1:1 (grado

desacetilación: 92%). (A, C) 1 día, (B, D), 3 días.

(Jiankang-Dichen-Yaxiong-Bo-Qin-2008[26])



5.1.2 Scaffold de quitosano con agregado superficial de fructosa.

Resultados experimentales indicaron que la aplicación de solución de fructosa en andamios de quitosano para regeneración hepática produjo mayor eficiencia en la secreción de albúmina y urea de las colonias celulares debido a un aumento entre la interacción de las mismas. La tasa de secreción de la albúmina fue examinada por el método de spectrofotografía. (Li-Pan-Zhang-Yu [30])

Fig.5.1.2.1 Gráficas. Secreción de albúmina y urea para diferentes andamios de quitosano.

(Li-Pan-Zhang-Yu [30])

5.2 Scaffold para Ingeniería de Tejido Óseo

Células progenitoras

Las células ideales para la ingeniería de tejido (IT) deben ser fáciles de obtener y de expandir, conservar el fenotipo, mantener su función y ser multipotenciales para diferenciarse o transdiferenciarse a una variedad de células especializadas, específicas de tejidos u órganos y no deben generar respuestas inmunes. Lo anterior ha despertado un gran interés por las células madre, que se pueden replicar como células indiferenciadas que tienen la capacidad de diferenciarse en diferentes linajes de tejidos; en este sentido, las células madre mesenquimales (MSC), que muestran un fenotipo estable y



permanecen en monocapa, han sido utilizadas con mayor frecuencia en ITO, tendón, cartílago y músculo, y pueden obtenerse a partir de tejido adiposo o médula ósea. Dos de las clases de células madre más estudiadas hasta el momento son las de origen embrionario (botón embrionario) y adulto (médula ósea y tejido adiposo, entre otros). Las células madre embrionarias tienen el potencial de diferenciarse en cualquier tipo de tejido y de manera natural no son inmunogénicas, pero a pesar de las ventajas que presentan, su utilización se ve muy limitada por los problemas de tipo ético y metodológico que las rodean, además aún no se conocen los mecanismos particulares para su diferenciación. Las células madre de los individuos adultos han mostrado la capacidad de formar algunos tipos de tejidos y actualmente es la fuente celular más utilizada en la ITO, ya que su obtención es relativamente fácil y pueden ser encontradas en la médula ósea y el tejido adiposo. (Estrada-Paz-López-2006[17], Palma-Valdez-Casolco-2008[36]).

Matrices de sostén o andamiosEn la última década, se ha reportado la fabricación de matrices porosas de materiales metálicos, cerámicos (hidroxiapatita, fosfato tricálcico) y poliméricos, de origen natural (colágeno, ácido hilurónico, fibrinógeno, quitosano) o sintético (policarbonatos, polímeros de ácido poliláctico (PLA), ácido poliglicólico (PGA). De acuerdo con lo anterior, el reto de la ingeniería del tejido óseo es diseñar matrices tridimensionales capaces de imitar las propiedades naturales del hueso, que proporcionan una ayuda temporal para la regeneración del tejido, y balancear la degradación y la pérdida de las propiedades mecánicas con el crecimiento y la formación del hueso. Si se optimizan estos aspectos, podríamos esperar que las alternativas sintéticas simulen de manera precisa las propiedades del hueso natural. El uso de matrices con las cuales se puedan controlar las funciones de las células osteoblásticas se encuentra todavía en sus primeras etapas; se espera que la expansión de este campo permita desarrollar nuevas terapias y tecnologías para la reparación y regeneración del tejido óseo. (Estrada-Paz-López-2006[17], Palma-Valdez-Casolco-2008[36]).

Factores de crecimientoLa información sobre ITO está creciendo de forma exponencial los nuevos conocimientos sobre el desarrollo embrionario del hueso han llevado al descubrimiento de factores que regulan la diferenciación y la proliferación celulares. Con la culminación de la secuenciación del genoma humano y el uso de técnicas modernas de laboratorio ha sido posible identificar varias moléculas de señalización involucradas en la proliferación y diferenciación celulares y la morfogénesis del tejido óseo durante la embriogénesis, en el crecimiento postnatal y en la edad adulta. Los factores de crecimiento son moléculas de señalización que pueden actuar como mitógenos promoviendo la proliferación de ciertos tipos de células o como morfógenos



induciendo el cambio en el fenotipo de las células blanco. Los factores de crecimiento más relacionados con la osteogénesis son: las proteínas morfogénicas óseas (BMP), el factor insulinoide de crecimiento (IGF), el factor transformante del crecimiento de tipo b (TGFb), el factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF) y el factor de crecimiento de fibroblastos (FGF). (Estrada-Paz-López-2006[17], Palma-Valdez-Casolco-2008[36]).

5.3 Scaffold para Ingeniería de Cartílago

Células progenitorasLas células progenitoras, troncales o células madre mesenquimales tienen por definición una alta tasa de proliferación y capacidad de diferenciación hacia tejidos del aparato locomotor, por lo que su uso en IT parece ser prometedor. Se han aislado células con características condrogénicas a partir de tejidos como los del periostio, la médula ósea, la membrana sinovial, el músculo, el hueso, la piel y el tejido adiposo, entre otros.Una de las ventajas de utilizar células mesenquimales (CM) es que, a pesar de que en adultos las CM obtenidas de médula ósea son menos del 0,001% de las células nucleadas, éstas se pueden multiplicar a grandes números in vitro. Otra ventaja es que el método de obtención de las CM es menos agresivo que una biopsia de cartílago articular como fuente celular del tejido de reparación. La diferenciación hacia cartílago puede ser obtenida in vitro modificando las condiciones de los cultivos mediante el uso de factores de crecimiento durante su multiplicación, o in vivo, en respuesta a un nuevo microambiente. (Ibarra-Garcia-Martínez-Velasquillo-2003 [23], Alegre-Aguarón- Royo-Cañas- García-Alvárez-2008 [1]).

Matrices de sostén o andamiosSe ha estudiado diferentes tipos de materiales, tanto biológicos como sintéticos. Con las técnicas de obtención y procesamiento actuales, ambos tipos son similares en cuanto a su disponibilidad y compatibilidad con los condrocitos. Sin embargo, con los polímeros sintéticos probablemente pueda controlarse con mayor facilidad el tiempo de degradación, además de que con ellos hay mínimo riesgo de respuesta inmunitaria en el ambiente articular. Sin embargo, se ha descrito respuestas inflamatorias inespecíficas con algunos materiales. Entre los polímeros biológicos se encuentran geles y esponjas de colágeno, pegamentos de fibrina, hialuronatos, alginato y agarosa. Entre los materiales sintéticos más utilizados se encuentran el ácido poliglicólico, el ácido poliláctico (PLA) y sus copolímeros (PGLA), la polidioxanona (PDS) y otros hidrogeles termopolimerizables y fotopolimerizables. Todos ellos han demostrado mantener el fenotipo de los condorcitos en cultivos tridimensionales, con lo que



ofrecen una alternativa en la reparación de las lesiones condrales. (Ibarra-Garcia-Martínez-Velasquillo-2003 [23], Alegre-Aguarón- Royo-Cañas- García-Alvárez-2008 [1]).

Factores de crecimientoDesde hace muchos años se ha estudiado un amplio número de factores de crecimiento que coordinan la diferenciación celular tanto de condrocitos adultos como de CM (células madres). Los mejores candidatos que podrían proveer las señalizaciones para inducir la condrogénesis son los miembros de la familia del factor de crecimiento transformador beta (TGF), entre ellos la BMP2, la BMP4 y el TGF1. Los estudios que han empleado TGF1 y BPM2 en condrocitos de periostio de rata muestran que el cultivo con BMP2 resulta en la hipertrofia de los condrocitos, mientras que la combinación de factores promueve la formación de matriz cartilaginosa extracelular. En condrocitos articulares humanos, la combinación de factor de crecimiento de fibroblastos (FGF) y TGF1 incrementa la proliferación y promueve la rediferenciación condral. La exposición de CM de equino a TGF1 induce la expresión de colágeno tipo II en cultivos en una sola capa. Los cultivos de CM de alta densidad en presencia del TGF1 se diferencian rápidamente a condorcitos maduros. (Ibarra-Garcia-Martínez-Velasquillo-2003 [23], Alegre-Aguarón- Royo-Cañas- García-Alvárez-2008 [1]).

G. CONCLUSIONES

Después de la revisión bibliográfica realizada podemos afirmar que existe una cantidad importante de andamios de hidrogeles reabsorbibles para su utilización e ingenierías de tejidos. La utilización de andamios en éste ámbito esta condicionada no solo por los materiales utilizados sino también por los métodos de obtención, los cuales le confieren característica físicas apropiadas de acuerdo a su utilización. Se ha visto que los hepatocitos son capaces de repoblar el andamio preservando sus funciones específicas disminuidas. La expectativa futura es desarrollar un hígado bioartificial capaz de reemplazar el órgano dañado. Este trabajo amplió la visión de los autores respecto del rol que puede desempeñar un bioingeniero en un grupo interdisciplinario de profesionales para el desarrollo y análisis de hidrogeles reabsorbibles para la fabricación de andamios.

Este trabajo nos proporcionó nuevos conceptos y terminologías, inglesa y castellana lo que llevo a ampliar e integrar los conocimientos obtenidos en el cursado de Biomateriales I y II.

La elaboración del trabajo ha aportado una formación útil, que obliga a un desarrollo metódico y ordenado de actividades que permiten el



procesamiento de información técnica específica para llevar a cabo un trabajo científico.

H. BIBLIOGRAFÍA

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I. ANEXOS

I.1 GLOSARIO

Glosario Español-Ingles

Andamio ScaffoldEstructura tridimensional donde lascélulas se reorganizan y forman un tejidonuevo

Biodegradable. Biodegradable.Material que puede ser descompuesto o sujeto a putrefacción por bacterias u otros agentes naturales.



Citoquinas Citoquinas

Las citoquinas son un conjunto de proteínas que regulan interacciones de las células del sistema inmune. Su función inmunorreguladora es clave en la respuesta inmune, en la inflamación y en la hematopoyesis de distintos tipos celulares.

Comonómero Comonomer

Un monómero, que se mezcla con otro monómero diferente, en una reacción de polimerización, el resultado de la cual es un copolímero.

Cromóforo. Chromophore

Grupo químico de un compuesto orgánico, responsable de la absorción selectiva de la luz y, por tanto, el que le comunica un color determinado.

Enlace cruzado Cross-linkVinculación de las cadenas de un polímero con otro.

Esterolitografía EsterolitographyProceso que permite obtener modelos tridimensionales exactos de un polímero líquido.

Glucosaminoglucano Glycosaminoglycan

Los glucosaminaglicanos, también llamados mucopolisacáridos, son cadenas largas y no ramificadas de heteropolisacáridos, compuestas generalmente por una unidad repetitiva de disacárido con la fórmula general (azúcar ácido - amino azúcar)n.

Deacetilación DeacetylationPerdida del resto acetilo del grupo amino del carbono 2, mientras queda un grupo en esa posición


http://es.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmero


Hepatoblastoma HepatoblastomaEl hepatoblastoma es un tumor canceroso muy raro que se origina en el hígado.

Inmunogenicidad. Inmunogenicity

Capacidad que tiene un agente de estimular la producción de células o anticuerpos del sistema de defensa inmunológico, por ejemplo los antígenos.

Mitógenos Mitogen

Los mitógenos son factores que actúan en el ciclo celular estimulando la división celular. Pueden estimular la proliferación de muchos tipos celulares o ser específicos.

Células Multipotenciales Multipotent Cells

células que poseen la capacidad de diferenciarse en un limitado tipo de células que se encuentran en el organismo

Órgano diana. Target organÓrganos en donde tienen sus receptores algunas hormonas

Glosario Ingles-Español

Biodegradable Biodegradable

Cross-Linking Enlace Cruzado

Chromophore Cromóforo.

Citoquina Citoquina

Comonomer Comonómero


http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_celular


Deacetylation Deacetilación

Esterolitography Esterolitografía

Glycosaminoglycan Glucosaminoglucano

Hepatoblastoma Hepatoblastoma

Inmunogenicity Inmunogenicidad.

Mitogen Mitógeno

Multipotent Cells Células Multipotenciales

Scaffold Andamio

Target organ Órgano diana.

I.2 CLAVES DE BUSQUEDA

[1]. Ingeniería+de+tejidos+scaffold+cartílago+andamios

[2]. ingenieria+cartilago

[3]. nuevo+scaffold+cartílago

[4]. chitosan+hepatocyte+scaffold

[5]. chitosan+hepatocyte+scaffold

[6]. ingenieria+tejido+oseo+andamios+scaffold

[7]. ingenieria+tejido+oseo+andamios

[8]. Hidrogeles + caracteristicas

[9]. Hidrogel + degradables

[10]. Hidrogel + degradables

[11]. Hidrogeles+de+quitosano

[12]. Hidrogeles + inteligentes

[13]. PEG+hidrogel+scaffold



[14]. SCAFFOLD+FABRICATION+TECHNIQUES

[15]. Polymer+Scaffold+Engineering

[16]. scaffolds+tissue+engineering

[17]. Scaffolds+bone+cartilage

[18]. soporte+hepático+extracorpóreo

[19]. regeneracion+hepatica

I.3 PUBLICACIONES


Documents

Trabajo Investigacion Final