Ingeniería de Tejido Óseo: Efecto del diseño de un biomaterial basado en copolímeros estadísticos y en bloque sobre la biocompatibilidad de células óseas

Abstract

Si bien el tejido óseo es capaz de repararse por sí mismo sin dejar cicatrices, existen algunas afecciones, como las grandes fracturas o las osteonecrosis, en las que no es posible la autoreparación ósea. A lo largo de la historia, se han diseñado distintas estrategias para reparar el hueso dañado. Tradicionalmente las lesiones en dicho tejido han sido tratadas con implantes de distintos tipos de injertos, lo cual presenta desventajas, como la baja disponibilidad de dadores de injertos, problemas de osteointegración de implantes y los grandes costos en el sistema de salud. Con el fin de buscar soluciones a estos problemas nace la Ingeniería de Tejido cuyo objetivo es obtener sustitutos que restauren, mantengan o mejoren la función del tejido dañado. Para lograr esta meta, la Ingeniería de tejidos utiliza principios de varias disciplinas, como la Ingeniería, la Biología y la Medicina. El objetivo del presente trabajo es obtener y caracterizar diversas matrices, utilizando polímeros sintéticos para diseñar andamios (scaffolds) que ayuden en la reparación del tejido óseo, además, de estudiar las interacciones célula-polímero en las diferentes superficies. Para ello, en una primera etapa del trabajo, se desarrollaron nuevos biomateriales basados en copolímeros fumáricos, obteniéndose copolímeros estadísticos de fumarato de diisopropilo (FIP) con metacrilato de polietilenglicol metil éter (OEGMA) o N-isopropilacrilamida (NIPAM) vía polimerización radicalaria convencional y polimerización radical controlada por transferencia adición-fragmentación reversible (RAFT). La aplicación de ambas metodologías de síntesis permitió obtener copolímeros con diferente arquitectura (lineal y estrella), y se evaluó la influencia de dicha característica macromolecular tendría efecto sobre las propiedades fisicoquímicas y de biocompatibilidad del material obtenido. En los sistemas sintetizados, se observaron algunas diferencias significativas en la biocompatibilidad con macrófagos de los scaffolds, siendo las propiedades finales de las matrices obtenidas a partir de FIP y NIPAM superadoras a las obtenidas con OEGMA y FIP. En una segunda etapa del presente trabajo, se sintetizaron copolímeros en bloque, con la finalidad de obtener películas que se ensamblen de una forma diferente, lográndose una nueva morfología, sin embargo, en las condiciones trabajadas no fue posible obtener los nuevos copolímeros en bloque diseñados. Por último, en una tercera etapa del trabajo, se estudiaron nuevos biomateriales obtenidos a partir de copolímeros de fumarato de di-2-octilo (FDO) y NIPAM, sintetizados empleando dos iniciadores azoicos diferentes (azoisobutironitrilo (AIBN) y 2,2'-azobisisobutirato de metilo (MAIB)), logrando distintas características macromoleculares dependiendo del sistema de iniciación utilizado. Las matrices se prepararon por el método de casting y electrospinning, generándose scaffolds tridimensionales con diferente morfología y topografía superficial. Se estudió también el efecto de estas características sobre las propiedades de biocompatibilidad de los scaffolds. Además, dado que los polímeros obtenidos poseen diferente composición de NIPAM en su estructura, y conociendo que dicho monómero es responsivo a estímulos térmicos, se evaluó la característica termo-responsiva de los materiales obtenidos. Se observó un aumento de la temperatura crítica inferior (LCT) al aumentar la composición del comonómero fumárico en el copolímero empleado en la obtención de los scaffolds, con respecto al homopolímero NIPAM. En general, estos nuevos biomateriales presentaron buenas propiedades físico-químicas y de biocompatibilidad, por lo que podrían ser aplicados en la reparación de tejido óseo.