Estudio de la degradación de soportes porosos de policaprolactona con óxido de grafeno y modelización del proceso

Abstract

[ES] Actualmente, la ingeniería tisular es una disciplina con un importante crecimiento en el campo de la medicina regenerativa por sus novedosas técnicas que expanden un nuevo abanico de posibilidades. Aunque el uso de andamiajes scaffolds como sólido matriz porosa como soporte de células vivas para la proliferación y regeneración de tejido ya es conocido en esta disciplina, nuevas funciones se están investigando hoy en día para estos soportes debido a las condiciones y características que cumplen. Una característica importante que deben cumplir es su degradación en condiciones fisiológicas, de forma que se asegure la eliminación del scaffold una vez ya injertado y haber cumplido su función como soporte. Esta degradación, junto con la baja respuesta inmunológica que genera el injerto de estos materiales, genera una posibilidad del uso de estos materiales para otras funciones a parte de formar un soporte. En este trabajo fin de grado realizado en el Centro de Biomateriales e ingeniería Tisular de la Universitat politècnica de València se estudia cómo mejorar y modelizar la degradación de un sólido, a modo de poder adecuar la formación estructural de los scaffold, tanto en composición química como en geometría, para poder conseguir tiempos de degradación deseados, lo cual es de especial interés. En la parte experimental de este trabajo, se estudiará el efecto de la adición de óxido de grafeno a la composición de los scaffold porosos de policaprolactona para acelerar la degradación, se corroborará el efecto de la geometría externa en las curvas de degradación, se comparará el efecto de la porosidad sobre la geometría y se calcularán ciertos factores para la comprobación del modelo matemático. En la parte teórica, se deducirá un modelo general para la degradación química de sólidos tanto porosos como no porosos bajo una serie de condiciones. Se deducirá el modelo a partir de las leyes del campo de la cinética química y las propiedades matemáticas que estas ecuaciones deben cumplir.

[CAT] Actualment, l’enginyeria tisular és una disciplina amb un creiximent importante en el camp de la medicina regenerativa per les seves noves tècniques que expandeixen un nou ventall de possibilitats. Encara que l’ús de andamiatges scaffolds com sòlid matriu porosa com suport de cèl·lules vives per a la proliferación i regeneració de teixit ja es conegut en aquesta disciplina, noves funcions s’estan investigant avui día per a aquests suports a causa de les condiciones i característiques que compleixen. Una característica important que han de complir es la seva degradació en condicions fisiològiques, de manera que s’assegure l’eliminació de l’scaffold un cop ja empleat i haver completat la seva funció com a suport. Aquesta degradació, juntament amb la resposta immunològica baixa que genera l’empelt d’aquests materials, genera una possibilitat de fer servir aquests materials per a altres funcions a banda de formar un suport. En aquest treball fi de grau relitzat al Centre de Biomaterialsi enginyeria Tisular de la Universitat Politècnica de València s’estudia com millorar i modelitzar la degradació d’un sòlid, per tal de poder adequar la formació estructural de les scaffold, tant en composició química com en geometría, per poder aconseguir temps de degradació desitjats, la qual cosa és d’especial interès. A la part experimental de aquest treball, s’estudiarà l’efecte de l’adicció d’òxid de grafè a la composició del scaffolds de policaprolactona per accelerar la degradació, es corroborarà l’efecte de la geometria externa a les corbes de degradació, es compararà l’efecte de la porositat sobre la geometria i es calcularan certs factors per a la comrpovació del model matemàtic. A la part teórica, es deudirà un model general per a la degradació química de sòlids tant porosos com no porosos sota una serie de condicions. El model es deduirà a partir de les lleis del camp de la cinètica química i les propietats matemàtiques que aquetes equacions han de complir.

[EN] At the moment, tissue engineering is a discipline with an important growth in regenerative medicine field because of their novel techniques that expand a new range of possibilities. Although the use of scaffolds as solid matrix for cells support for tissue proliferation and regeneration is already known in this discipline, new functions are being researched for this support matrix due to the characteristics and conditions they achieve. An important characteristic they must achieve is the complete degradation under physiologic conditions, so the elimination of the scaffold after finishing its purpose it is ensured. Degradation, within its low immunologic response, generates a possibility of using these materials for other functions besides forming a support matrix. This final degree project made in Biomaterials and Tissue engineering Center of Polytechnic University of Valencia studies how to improve solid degradation rate and deducting a mathematical model of the degradation process, so it’s possible to adapt structural geometry and chemical composition for achieving pursued degradation rates. At the experimental part of this project, effect of adding graphene oxide at polycaprolactone scaffold’s composition is studied to accelerate degradation rate, geometry effect and porosity effect over degradation rate is checked and some characteristic facts are calculated in order to evaluate the mathematic model. At the theorical part of this project, a general model is deducted for chemistry degradation for porous and non-porous solids under certain conditions. This mathematic model is deducted from kinetics of chemistry reactions field laws and the mathematic properties this equations must obey.