Evaluación de las propiedades físico-químicas, mecánicas y biológicas de scaffolds de hidroxiapatita e hidroxiapatita con recubrimiento de quitosano obtenidas por diversos métodos

Abstract

RESUMEN: Un material ideal para reemplazar el hueso tiene que imitar al tejido que reemplaza respondiendo de manera adecuada a sus requerimientos de forma y funcionamiento, además de promover una respuesta adecuada del sistema biológico sin inducir ningún tipo de afección. A medida que interactúa con el tejido debe adquirir sus cualidades como estructura, funcionalidad y además ser tolerado adecuadamente por el organismo. Generalmente, el tejido óseo extraído del propio paciente es el sustituto que más se emplea, por ser el que facilita mejor su recuperación. Sin embargo, es limitada la cantidad de tejido que puede ser auto trasplantado y a veces es necesaria otra intervención quirúrgica, la cual puede resultar en un procedimiento traumático.

Por lo anterior, las investigaciones en el área de ingeniería de tejidos como alternativa de solución para reemplazo óseo tienen como fundamento esencial el uso de biomateriales usados para plataformas de crecimiento celular o soporte, conocidos como scaffolds y el uso de células asociadas a éstos, esto exige que las variables de estudio correspondan en lo posible al entorno real. Por otra parte, la literatura especializada para ingeniería de tejidos muestra además un aumento en la tendencia hacia el desarrollo de andamiajes con materiales compuestos por cerámica y adición de polímeros, ya que la preparación de estos va a permitir la incorporación de propiedades favorables de ambos componentes.

Debido a esta tendencia, en esta investigación se desarrollaron scaffolds de hidroxiapatita (HA) con 50% de sólidos por medio de la técnica gel-casting basada en la polimerización in situ de monómeros de acrilamida para formar un cuerpo poroso, estos fueron recubiertos con un polímero natural biodegradable llamado Quitosano a diferentes concentraciones mediante una metodología sencilla de inmersión a diferentes tiempos de exposición y en condiciones ambientales. El recubrimiento de Quitosano se realizó con el fin de verificar la influencia de este en las propiedades mecánicas, la estabilidad de los scaffolds y el comportamiento celular, comparando con las propiedades del hueso a fin de mejorar los prerrequisitos necesarios para un implante ortopédico.

Este material fue evaluado in vitro mediante pruebas de citotoxicidad, proliferación, y adhesión con el fin de observar las interacciones de las células óseas con el material, con el fin de verificar su biocompatibilidad. Además, estos materiales fueron analizados mediante ensayos mecánicos y técnicas de caracterización tales como difracción de rayos X (XRD), espectroscopía infrarroja por transformada de fourier (FTIR) y microscopía electrónica de barrido (SEM) para determinar la porosidad y la interconexión, así como otras propiedades químicas, físicas y superficiales, entre otras. Por último, con este proyecto se obtuvieron características de un material el cual puede ser una buena alternativa en términos mecánicos y biológicos para ser utilizado en campo de la ortopedia y regeneración de hueso.

Los resultados de todas las pruebas mostraron que los scaffolds de HA con recubrimientos de quitosano presentaron en general buenas propiedades de resistencia mecánica y de degradabilidad, adecuadas para su uso en regeneración de tejido óseo, confirmando considerablemente mejoras en éstas y demostrando un blindaje eficaz y eficiente de los scaffolds de HA en condiciones fisiológicas a mayor concentración de quitosano con respecto a los scaffolds de HA sin recubrimiento. Los ensayos de biocompatibilidad revelaron resultados favorables.