Scaffold design and characterisation for osteochondral tissue regeneration

Abstract

El objetivo principal de esta tesis doctoral es el diseño de un andamio polimérico bicapa macroporoso para la regeneración del complejo osteocondral. El material empleado para la fabricación del constructo ha sido el ácido poli(L-láctico), un polímero biodegradable de la familia de los poliésteres. Una de las capas del andamio ha sido diseñada para asistir la regeneración del cartílago articular. La otra capa sirve de anclaje al hueso subcondral, y se diferencia de la anterior en sus propiedades mecánicas y bioactividad. Este comportamiento ha sido logrado por combinación del ácido poli(L-láctico) con nanopartículas inorgánicas. Ambas capas están unidas entre sí por una fina capa de material no poroso que evita el flujo de células de una parte a otra del constructo. Para lograr este objetivo se realizó un primer estudio de diseño variando la morfología de los andamios hasta obtener aquella arquitectura más adecuada para la regeneración de ambos tejidos. Se varió parámetros de síntesis tales como la concentración de polímero y el ratio entre polímero y porógeno. Los andamios fueron evaluados mecánica y fisicoquímicamente y se seleccionó los parámetros de síntesis del ácido poli(L-láctico) que dieron mejores resultados. En la regeneración del tejido es esencial conocer cómo variarán las propiedades del material una vez sea implantado y comience su degradación. Por lo tanto, fue considerado oportuno realizar un estudio de degradación del material in vitro en diversas condiciones. El estudio de la degradación fue realizado en condiciones estáticas durante 6, 12, 18, 24 semanas y 1 año y en condiciones dinámicas durante 1, 2, 4 y 6 semanas. Se evaluó tanto las características mecánicas como las fisicoquímicas tras los diversos tiempos de la degradación. Posteriormente, y para aumentar las características mecánicas y la bioactividad del anclaje óseo, se incorporó distintas cantidades de nanopartículas inorgánicas de hidroxiapatita y sílice a los andamios.