Diseño de hidrogeles de ácido hialurónico injertados con moléculas condroprotectoras

Abstract

[ES] La artrosis es una enfermedad degenerativa de las articulaciones que afecta a un gran número de personas. Según las estadísticas más recientes, se estima que la incidencia de la artrosis en España es del 10% de la población. Las terapias inyectables actuales solo tratan los síntomas y no regeneran el tejido afectado, por lo que son poco efectivas a largo plazo. Con el objetivo de crear una solución más efectiva, se plantea desarrollar un hidrogel de ácido hialurónico (HA) inyectable y autorreticulable in situ con condroitín sulfato (CS) injertado para su posterior liberación controlada. Este hidrogel actuará como viscosuplemento, mimetizando las principales propiedades del cartílago, y estimulando la producción de nueva matriz. Para ello, se desarrollan estructuras basadas en glicosaminglicanos con el fin de obtener constructos supramoleculares más estables y evitar la respuesta inmunológica del organismo. Para esto se empleará ácido hialurónico de alto peso molecular (1.5-1.8 MDa) modificándolo mediante la química EDC/NHS para introducir grupos sulfhidrilo (SH) terminales y conferirle al HA la posibilidad de gelificar in situ a través de los puentes de disulfuro trabajando dentro de un grado de tiolación óptimo. Por otro lado, para el injerto de CS también se emplea la química EDC/NHS y posteriormente se evalúa su concentración mediante la técnica de la fluorescamina. Una vez puesto a punto el método de preparación de los hidrogeles controlando la temperatura y pH de estos, se lleva a cabo la caracterización química mediante la técnica de cromatografía por permeación de gel (GPC) y mecánica mediante ensayos de reometría, así como la determinación de la liberación controlada de condrotín sulfato mediante el ensayo de biodegradación, trabajando en condiciones fisiológicas similares a lo que será el tejido real. Con este trabajo se busca obtener una solución que produzca una liberación controlada, que actúe como condroprotector y que mejore las propiedades viscoelásticas del tejido en el que se inyecta.

[CAT] L’artrosi és una malaltia degenerativa de les articulacions que afecta a un gran nombre de persones. Segons les estadístiques més recents, s’estima que la incidència de l’artrosi a Espanya és del 10% de la població. Les teràpies injectables actuals només tracten els símptomes i no regeneren el teixit afectat, per la qual cosa són poc efectives a llarg termini. Amb l’objectiu de crear una solució més efectiva, es planteja desenvolupar un hidrogel d’àcid hialurònic (HA) injectable i autorreticulable in situ amb sulfat de condroïtina (CS) empeltat per al seu posterior alliberament controlat. Aquest hidrogel actuarà com viscosuplement, mimetitzant les principals propietats del cartílag i estimulant la producció de nova matriu. Per fer això, es desenvolupen estructures basades en glicosaminoglicans amb la fi d’obtenir constructes supramoleculars més estables i evitar la resposta immunològica de l’organisme. Per a això, s’emprarà àcid hialurònic d’alt pes molecular (1.5-1.8 MDa), modificant-lo mitjançant la química EDC/NHS per introduir grups sulfhidril (SH) terminals i conferir-li al HA la possibilitat de gelificar in situ a través de ponts de disulfur, treballant dins d’un grau de tiolació òptim. D’altra banda, per a l’empeltament de CS també es pot emprar la química EDC/NHS i, posteriorment, s’avalua la seua concentració mitjançant la tècnica de la fluorescamina. Una vegada a punt el mètode de preparació dels hidrogels, controlant la temperatura i pH d’aquests, es du a terme la caracterització química mitjançant la tècnica de cromatografia per permeància en gel (GPC) i mecànica a través d’assajos de reometria, així com la determinació de l’alliberament controlat de sulfat de condroïtina mitjançant el assaig de biodegradació, treballant en condicions fisiològiques similars a les que es trobarà en el teixit real. Amb aquest treball se estableix la concentració òptima d'àcid hialurònic (HA) per al hidrogel SHHA-g-CS en un 0,5%. La elecció entre SH-HA-g-CS 24/24 i 24/48 es basa en l'eficiència de gelificació més alta del primer. Aquest treball dóna com a resultat una solució que produeix una alliberació controlada de sulfat de condroitina, que actua com a condroprotector i millora les propietats viscoelàstiques del teixit en què es injecta.

[EN] Osteoarthritis is a degenerative joint disease that affects a large number of people. According to the latest statistics, the incidence of osteoarthritis in Spain is estimated to be 10% of the population. Current injectable therapies only treat symptoms and do not regenerate the affected tissue, making them ineffective in the long term. In order to create a more effective solution, we plan to develop an injectable, self-crosslinking in situ hyaluronic acid (HA) hydrogel with grafted chondroitin sulphate (CS) for subsequent controlled release. This hydrogel will act as a viscosupplement, mimicking the main properties of cartilage, and stimulating the production of new matrix. To this end, structures based on glycosaminoglycans are developed in order to obtain more stable supramolecular constructs and to avoid the body's immune response. For this purpose, high molecular weight hyaluronic acid (1.5-1.8 MDa) will be modified by EDC/NHS chemistry to introduce terminal sulphhydryl (SH) groups and give the HA the ability to gel in situ through disulphide bridges working within an optimal degree of thiolation. On the other hand, EDC/NHS chemistry is also used for CS grafting and its concentration is subsequently evaluated by the fluorescamine technique. Once the hydrogel preparation method has been fine-tuned by controlling the temperature and pH of the hydrogels, chemical characterisation is carried out using gel permeation chromatography (GPC) and mechanical characterisation using rheometry tests, as well as the determination of the controlled release of chondrotin sulphate using the biodegradation test, working under physiological conditions similar to what will be the real tissue. The aim of this work is to obtain a solution that produces a controlled release, acts as a chondroprotector and improves the viscoelastic properties of the tissue into which it is injected.