Elaboración de andamios biológicos mediante lixiviación de microesferas para aplicaciones biomédicas

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Date

2024-08

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Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ciencia e Ingeniería en Alimentos y Biotecnología. Carrera de Biotecnología

Abstract

Bone defects are one of the main global health problems, and the scarcity of conventional substitutes to treat this deficiency is a clinical disadvantage. Thus, bone tissue engineering (BTE) through the combination of cells, growth factors and scaffolds has emerged as a promising alternative in the regeneration of functional tissues. In this study, chitosan and polycaprolactone (PCL) biological scaffolds (ABs) were prepared by leaching gelatin microspheres at different concentrations of 25, 50 and 75 percent in order to evaluate their impact on morphological, mechanical and biological properties. Macroporous and microporous scaffolds (90 to 600 micrometers) were obtained, the scaffolds with a higher concentration of microspheres presented a porosity of 85.29 percent, proving to be more favorable on the other properties of the ABs, with a water vapor transmission rate of 117. 18 grams per square meter per-24 hours, a water absorption capacity of 249.02 percent and a biodegradability of 31.09 and 54.41 percent in simulated body fluid (SBF), and blood plasma respectively, differing only in mechanical properties with a modulus of elasticity of 386.70 kilopascals, which indicated a lower stiffness of the material. The resulting ABs demonstrated suitable properties that can be applied in ITO, depending on the characteristics, scaffolds with higher porosity for spongy bones and rapid cell integration, and scaffolds with lower porosity for dense bones requiring higher mechanical strength.

Description

Los defectos óseos son uno de los principales problemas de salud global, la escasez de sustitutos convencionales para tratar esta deficiencia supone una desventada clínica, es así como la ingeniería de tejido óseo (ITO) mediante la combinación de células, factores de crecimiento y andamios, ha surgido como una alternativa prometedora en la regeneración de tejidos funcionales. En este estudio se elaboraron andamios biológicos (ABs) de quitosano y policaprolactona (PCL) mediante lixiviación de microesferas de gelatina en diferentes concentraciones de 25, 50 y 75 por ciento con el fin de evaluar su incidencia sobre las propiedades morfológicas, mecánicas y biológicas. Se obtuvieron andamios macro y microporosos (90 a 600 micrómetros), los andamios con una mayor concentración de microesferas presentaron una porosidad de 85.29 por ciento, resultando ser más favorables sobre las demás propiedades de los ABs, con una tasa de trasmisión de vapor de agua de 117.18 gramos por metro cuadrado por 24 horas, una capacidad de absorción de agua del 249.02 por ciento y una biodegradabilidad del 31.09 y 54.41 por ciento en fluido corporal simulado (SBF), y plasma sanguíneo respectivamente, difiriendo únicamente en las propiedades mecánicas con un módulo de elasticidad de 386.70 kilopascales, que indicó una menor rigidez del material. Los ABs resultantes demostraron propiedades adecuadas que pueden ser aplicados en ITO, dependiendo de las características, andamios con una mayor porosidad para huesos esponjosos y de rápida integración celular, y andamios de menor porosidad para huesos densos que requieran mayor resistencia mecánica.

Keywords

BIOMEDICINA, ANDAMIOS BIOLÓGICOS, INGENIERÍA DE TEJIDOS, BIOMATERIALES, BIOPOLÍMEROS NATURALES, LIXIVIACIÓN DE PORÓGENOS, MICROESFERAS DE GELATINA, QUITOSANO

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