Producción de materiales híbridos bioreabsorbibles para regeneración ósea

Abstract

[EN] We have developed a microporous hybrid membrane that combines polylactic acid, chitosan nanoparticles and bioactive glass, PLLA / CHT / BG-NPs, designed to provide support in bone regeneration with tissue engineering techniques. The material was produced in three steps. On one hand, the membrane of PLLA was obtained by a method of freeze extraction. The process of freeze extraction produces a polymeric membrane with interconnected pores and with a pore size in the range of micrometers. The porosity depends on the concentration of PLLA solution in dioxane. In this work, membranes produced from solutions with 10% by weight of PLLA was used. The nanoparticles, which are useful for delivery of ions from the bioactive glass from the pores of the scaffold, are synthesized by a sol-gel reaction. Visualization by FESEM of the bioactive glass nanoparticles and CHT-NPs film demonstrates that the nanoparticles have suitable characteristics of shape and size, obtaining spherical nanoparticles with diameters between 180-320 nm. The BG-NPs were dispersed in a 1% chitosan solution and loaded by vacuum into the porous membrane of PLLA, forming the hybrid. The resulting dispersion of nanoparticles of chitosan-bioactive glass creates an evenly distributed coating over the entire surface of the pores of the membrane of PLLA. The in vitro bioactivity of the hybrid scaffold and the different samples (PLLA and chitosan films) were separately investigated by incubation in simulated body fluid (SBF). The FESEM (field emission scanning electron microscopy) and EDX (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) instruments were employed to test the variation of the samples’ surfaces during incubation in SBF, as well as used to visualized the different structures formed on the surface of the samples. In that way, it was determined if the there was a layer of hydroxyapatite on the surface of the different materials, confirming their bioactivity.

[ES] Se ha desarrollado una membrana hibrida microporosa que combina ácido poliláctico, quitosano y nanopartículas de vidrio bioactivo, PLLA/CHT/BG-NPs, destinada a servir de soporte en regeneración ósea con técnicas de ingeniería tisular. El material fue producido en tres pasos. Por una parte, la membrana de PLLA se obtuvo mediante un procedimiento de extracción de disolvente en frío o “freeze extraction”. El proceso de “freeze extraction” produce una membrana polimérica con poros interconectados y con un tamaño de poro del orden de micrometros. La porosidad depende de la concentración PLLA en la disolución en dioxano. En este trabajo se utilizan membranas producidas a partir de soluciones con un 10% en peso de PLLA. Las nanopartículas, las cuales son útiles para la liberación de iones del vidrio bioactivo desde los poros del scaffold, son sintetizadas mediante una reacción de sol-gel. La visualización mediante FESEM de las nanopartículas de vidrio bioactivo y del film de CHT-NPs, demuestra que las nanopartículas tienen las características adecuadas de forma y tamaño, obteniéndose nanopartículas esféricas con diámetros comprendido entre 180-320 nm. Las BG-NPs se dispersaron en una solución al 1% de quitosano y se introdujeron mediante vacio en la membrana porosa de PLLA, formando el híbrido. La dispersión formada por nanopartículas de vidrio bioactivo en quitosano crea un recubrimiento homogéneamente distribuido sobre toda la superficie de los poros de la membrana de PLLA. La bioactividad in vitro del scaffold hibrido, así como de las diferentes muestras (PLLA y films de quitosano) por separado fue investigada mediante incubación en fluido corporal simulado (SBF). Los instrumentos FESEM (field emission scanning electron microscopy) y EDX (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) fueron empleados para comprobar la variación de las superficies de las muestras durante la incubación en SBF, así como para visualizar las diferentes estructuras previas al ensayo de bioactividad. Así, se determinó si se había producido la capa de hidroxiapatita sobre la superficie de los distintos materiales, confirmando la bioactividad de los mismos.