Hidrogeles funcionales para la liberación de iones

Abstract

[ES] El boro es un microelemento traza, esencial en el metabolismo de los organismos vivos. Sin embargo, su papel exacto en las células de mamíferos y el modo preciso de acción a nivel molecular no han sido bien definidos hasta el momento. Los logros científicos recientes han descrito una nueva actividad del boro relacionada con la diferenciación miogénica y la vascularización. Este trabajo fin de máster tiene como objetivo optimizar la ingeniería de sistemas de materiales basados en hidrogeles capaces de liberar boro de forma sostenida para aplicaciones en ingeniería de tejidos. Se han probado dos tipos diferentes de hidrogeles. Los sistemas materiales basados en hidrogeles estan compuestos por polímeros altamente biocompatibles, alginato y polietilenglicol (PEG), que posteriormente fueron cargados con dos concentraciones diferentes de boro. Las pruebas de liberación confirmaron que los hidrogeles creados eran capaces de liberar boro. Además, el análisis termomecánico (TMA) y el análisis termogravimétrico (TGA) demostraron que el boro aumentó las propiedades mecánicas y actúa como un reticulador dentro de la red del polímero de hidrogel. Este trabajo es el primer paso para la optimización de sistemas de materiales basados en hidrogeles para la liberación de boro y nos brinda una nueva herramienta para diseñar microambientes celulares con aplicaciones en medicina regenerativa.

[EN] Boron is a trace microelement essential in the metabolism of living organisms. Yet its exact role in mammalian cells and the precise mode of action at the molecular level has not been well defined. Recent scientific achievements have described a novel activity of boron related to myogenic differentiation and vascularisation. This master thesis aims to optimise the engineering of hydrogel-based material systems capable of sustained boron-release for Tissue Engineering applications. Two different types of hydrogels have been tested. The hydrogel-based material systems were composed of highly biocompatible polymers, alginate and Polyethylenglycol (PEG), and they were loaded with two different concentrations of boron. The release tests confirmed that the created hydrogels were capable of boron-delivery. Further, thermomechanical analysis (TMA) and thermogravimetric analysis (TGA) demonstrated that boron increased mechanical properties and acts as a cross-linker within the hydrogel polymer network. This work is the first step for hydrogel-based material systems optimization for boron-release and provides us with a new tool to engineer microenvironments with applications in regenerative medicine.