Resumen
Las patologías óseas provocan en gran medida discapacidad física, siendo la regeneración de tejidos vivos uno de los campos más avanzados en Ingeniería de Tejidos. Consecuentemente, grandes esfuerzos se focalizan en el estudio de nuevos materiales bioabsorbibles para tratar remodelaciones de fracturas óseas. Es por ello que este trabajo se centra en estudiar las propiedades mecánicas y la interacción de las células en función de la hidrofobicidad y la química de diferentes polímeros bioabsorbibles comparados con polímeros no-bsorbibles. Por otro lado, cargas como Hidroxiapatita (HA) y Nanotubos de Haloisita (HNTs) se utilizaron para mejorar la afinidad, interacción y proliferación de células.
Para ello, inicialmente se monitorizó el efecto de las cargas inorgánicas en las propiedades estructurales del polímero bioabsorbible Policaprolactona (PCL). Por lo tanto, se estudiaron las variaciones de propiedades térmicas y mecánicas de PCL provocadas por la adición de HA y HNTs. Este estudio preliminar permitió entender el efecto sinérgico entre el polímero y los grupos funcionales de las cargas inorgánicas, estableciendo el umbral de carga y optimizando el ratio de aditivación. En términos generales, se observó una mejora de las propiedades mecánicas cuando las dos cargas se utilizan simultáneamente. Asimismo, aprovechando la forma tubular de los HNTs, estos fueron utilizados como portadores de fármacos estudiando su habilidad para ser cargado con curcumina y su habilidad para liberar en un ambiente fisiológico.
Conociendo por una parte la habilidad del HA de promover la formación de hueso nuevo compuesto por apatita y colágeno; y, por otra parte, que la HA y los HNTs alteran el comportamiento hidrofóbico de los polímeros; se estudiaron los cambios morfológicos provocados por la adición de HA y HNTs en dos familias de polímeros con químicas similares pero diferente hidrofobicidad. Por consiguiente, el poliéster hidrofóbico PCL se mezcló con ácido poliláctico (PLA) y se combinó con nanopartículas de HA y HNTs. Por otra parte, el altamente hidrofóbico poli(2-hidroxietil metacrilato (PHEMA) se copolimerizó con etil metacrilato (EMA) y se aditivó con HA y HNTs. Por lo tanto, la dispersión de cargas inorgánicas en las matrices poliméricas fue estudiada, además de la formación de hidroxiapatita en la superficie del polímero, y el rátio de degradación del PCL/PLA. Se observó que la introducción de HA en polímeros con carácter hidrofílico induce un alto ratio de nucleación de hidroxiapatita y de degradación de los polímeros bioabsorbibles. Sin embargo, los HNTs tienden a formar grandes agregados cuando el carácter hidrofílico del polímero aumenta, dando lugar a puntos de inicio de grietas y fallo del material.
La culminación de este estudio se alcanzó mediante la monitorización de la viabilidad celular, proliferación y morfología de las células como efecto de la superficie química de los polímeros. La hidrofobicidad de la superficie del polímero afecta a la interacción de las células y esta se puede mejorar mediante la modificación del polímero con HA y HNTs. De ese modo, el incremento de la viabilidad celular con la adición de las dos cargas inorgánicas es inducido por la generación de nuevos centros reactivos de Ca2+ y PO4 3¿presentes en la HA, y los grupos silano (Si-OH) situados en la superficie de los HNTs. Por lo tanto, se observó que, en superficies hidrofóbicas, debido a un alto ratio de llegada de proteínas, estas compiten por el espacio dando lugar a interacciones pobres entre células y polímero mostrando una geometría celular redondeada. Sin embargo, en superficies hidrofóbicas al hallarse altamente solvatadas, las proteínas inicialmente encuentran mayor dificultad para llegar a la superficie, y con ello disponen de mayor espacio para organizarse y anclarse a la superficie, dando lugar a una mayor adhesión y proliferación de las células con una mejor organización del citoesqueleto.
