Resumen
En esta tesis, se ha desarrollado un método para la producción microfluídica de microesferas de poli(fluoruro de vinilo) y poli(fluoruro de vinilo)/ferrita de cobalto. Este produce microesferas piezoeléctricas y magnetoeléctricas con alto porcentaje de estructuras electroactivas, sin pos-procesamiento y un mayor control dimensional y eficiencia temporal y material. El método es muy simple y no requiere equipos específicos, haciéndolo viable para la mayoría de laboratorios.
Las microesferas se utilizaron para producir un sistema de precondicionamiento osteogénico de células madre mesenquimales humanas. Su aplicación directa ha demostrado éxito terapeutico en la regeneración ósea, pero puede mejorarse mediante el precondicionamiento por cultivo en condiciones biomiméticas osteoinductoras. El sistema consiste en microesferas de poli(fluoruro de vinilo)/ferrita de cobalto empaquetadas formando un soporte 3D ensamblable. Las microesferas se funcionalizaron con proteínas de la matriz extracelular ósea y se utilizó medio de cultivo osteogénico, replicando señales biofísicas, bioquímicas y geométricas. Las microesferas empaquetadas pueden adaptarse al crecimiento celular y desmontarse fácilmente para el aislamiento y recuperación celular. Las células precondicionadas revelaron un ligero aumento en CD105 y CD90 después de 5 días de cultivo y expresión de RUNX2 aumentada.
Se produjo una plataforma 2D similar basada en membranas de separación de fases inducida por no disolventes de poli(fluoruro de vinilo) y compuestos con ferritas de hierro o cobalto. A pesar de la menor constante magnetoestrictiva, las ferritas de hierro tienen menor citotoxicidad. Estas produjeron esferulitas más pequeñas, mayor cristalinidad y porcentajes de estructuras electroactivas relativamente a las ferritas de cobalto. Los cambios fueron mucho menores entre nanopartículas que entre su presencia/ausencia. Las células madre mesenquimales humanas mostraron una pobre adhesión y la estimulación no ha afectado la actividad de la fosfatasa alcalina. Las nanopartículas no influyeron en la adhesión, proliferación o diferenciación celular.
Para mejorar las propiedades electroactivas del poli(fluoruro de vinilo), se sometieron membranas de separación de fases no inducidas por disolventes a compresión mecánica a diferentes condiciones. Se observó un aumento en el porcentaje de estructuras electroactivas en todas las condiciones. La morfología de la membrana pasó de muy porosa a completamente sólida sin esferulitas discernibles. También han mejoraron las propiedades mecánicas y la respuesta piezoeléctrica. El tratamiento también se realizó con rodillos para evidenciar el potencial industrial del procedimiento. Las diferencias se observaron principalmente entre muestras tratadas/no tratadas y no entre condiciones. También se realizó en membranas con ferritas de hierro o cobalto, habiendo un mayor efecto en muestras puras que en estas.
Los líquidos iónicos magnéticos pueden producir polarización en respuesta a campos magnéticos como los compuestos magnetoeléctricos. Un compuesto de poli(fluoruro de vinilo)/[Bmim][FeCl4] se procesó en microesferas por microfluidica, aumentando las estructuras electroactivas y reduciendo la cristalinidad. El procesamiento se realizó como anteriormente. Opcionalmente, las microesferas se pueden limpiar con disolventes polares o apolares para mantener o eliminar el líquido iónico.
Se proceso poli(fluoruro de vinilo) y el líquido iónico magnético [Emim]2[Co(SCN)4] en films con contenidos de 0, 10, 20 y 40% y se cristalizo a distintas temperaturas. El líquido iónico se segregó parcialmente durante la cristalización. El aumento del contenido aumentó la temperatura de cristalización y mostró un efecto dosis dependiente en la inducción de fases electroactivas. Las temperaturas de cristalización más altas aumentaron las temperaturas de fusión. La naturaleza líquida del [Emim]2[Co(SCN)4] permite una eliminación sencilla se necesario.
Palabras clave
Poli(vinil fluoridieno); Ferrita de cobalto; Microfluidica; Precondicionamento; Osteogenesis; Celulas madre mesenquimales humanas; Diferenciacion; Estimulacion electrica; Posprocesamento; Compresion mecanica; Fases electroactivas; Crystalizacion; Liquidos ionicos magneticos; Piezoelectricidad; Magnetostriccion; Compuesto; Magnetoelectrico
