Materiales nanoestructurados en base a fosfatos de calcio : hacia la regeneración de tejido óseo

El hueso es un tejido mineralizado formado por una matriz compleja en sus diferentes niveles jerárquicos que van desde la macro a la nanoescala. La biomineralización ósea ocurre mediante un proceso que involucra la formación y el control morfológico de cristales inorgánicos de apatita biológica medi...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: D'Elía, Noelia Laura
Otros Autores: Messina, Paula Verónica
Formato: tesis doctoral
Lenguaje:Español
Publicado: 2016
Materias:
Química
Calcio
Tejido óseo
Materiales nanoestructurados
Acceso en línea:http://repositoriodigital.uns.edu.ar/handle/123456789/3160
Aporte de:
Repositorio Institucional Universidad Nacional del Sur (UNS) de Universidad Nacional del Sur
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description El hueso es un tejido mineralizado formado por una matriz compleja en sus diferentes niveles jerárquicos que van desde la macro a la nanoescala. La biomineralización ósea ocurre mediante un proceso que involucra la formación y el control morfológico de cristales inorgánicos de apatita biológica mediante sistemas autoensamblados de moléculas que actúan como nanoreactores; éstos ejercen un control exquisito sobre la nucleación, crecimiento y modelado de los minerales. El entendimiento de estos procesos biológicos ha servido como como fuente de inspiración para la obtención de biomateriales sintéticos. La hidroxiapatita (HA, Ca5(PO4)3(OH)) sintética, es un material comúnmente utilizado en ingeniería de biomateriales por sus propiedades fisicoquímicas y biológicas únicas, que le proporcionan una buena biocompatibilidad, excelente habilidad para formar enlaces químicos con el tejido óseo y apropiada osteoconductividad. Actualmente, uno de los desafíos de la ingeniería de tejido óseo consiste en el diseño de una matriz capaz de imitar las propiedades del hueso a modo de proporcionar un reemplazo temporal del tejido lesionado, y a su vez con una velocidad de biodegradación adecuada que permita la reparación y regeneración del tejido. Teniendo en cuenta las consideraciones mencionadas previamente, los objetivos planteados para este trabajo de investigación fueron (i) obtener HA nanocristalina a partir de la precipitación organizada de los cristales en sistemas autoagregados formados por el anfifilo CTAB y distintos polímeros como agentes directores de estructura y (ii) evaluar el potencial efecto reparador del tejido óseo de los materiales obtenidos. Se utilizaron plantillas CTAB/polímero diferentes para obtener cuatro materiales que presentaron una composición química análoga a la apatita biológica presente en el hueso, pero con características topográficas diversas influenciadas por las interacciones específicas entre los sistemas híbridos CTAB/polímero y las sales inorgánicas en solución. Para analizar el comportamiento de los materiales en un entorno biológico fueron inmersos en diferentes soluciones fisiológicas simuladas para probar sus propiedades de biodegradación, bioactividad y adsorción de albúmina. La biocompatibilidad in vitro de los mismos se comprobó utilizando osteoblastos y células madre mesenquimales (MSC). En estos ensayos se analizaron los siguientes aspectos: (i) viabilidad y diferenciación de osteoblastos; (ii) adhesión de MSC en cubiertas de HA y (iii) adhesión, integridad del citoesqueleto y genotoxicidad de MSC en cubiertas híbridas biomiméticas HA / colágeno tipo I. Finalmente, se estudió la influencia de las nanopartículas en la coagulación. Los resultados de este trabajo demostraron que es posible controlar las características fisicoquímicas y la rugosidad de los materiales utilizando diferentes sistemas como directores de estructura, las cuales tienen una gran influencia en las respuestas generadas en un entorno biológico simulado. Además, se ha logrado obtener con éxito un material de HA que induce respuestas favorables en los ensayos de bioactividad, biocompatibilidad in vitro y en la activación de la coagulación, todos ellos indicadores indirectos de su potencial efecto osteoinductor in vivo. La información generada resalta la influencia de las características superficiales de los biomateriales para determinar su potencial uso en regeneración de tejido y su futura aplicación como parte de andamios en ingeniería de tejido óseo.
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