Desarrollo de un sistema de liberación prolongada de factor neural del crecimiento a partir de micropartículas de gelatina introducidas en dos scaffolds de ácido hialurónico y poli( etil acrilato

Abstract

[EN] Nowadays there are lots of diseases with a neurologic origin where the pathogenic common marker is the loss of specific groups of neurons, for example; Parkinson disease with the degeneration of nigral dopaminergic neurons; in Alzheimer disease the loss of septohippocampal, serotonergic and cortical neurons; in the Huntington disease the death of gabaergic neurons. Lots of these diseases have no cure and there are proposed only some alternatives for the reducing its effects. Because of this, tissue engineering, one of the most emerging parts in biomedical regeneration will try to solve these difficulties and create a system that eliminates this problem from its base. In this way, in this study it is proposed the idea of a continue release of a neurologic growth factor (NGF), a protein that allows the growth and maintenance of some groups of neurons preventing its atrophy and death of these neurons when some kind of injury is produced. For this reason in this article it is proposed the insertion of the NGF in microspheres of gelatin whose degradation will produce a releasement of the factor during the first most critical hours of the process promoting the neural growth. The main problem that these kind of microspheres have, its is wide dispersion in the body , needing some kind of structure that maintains them fixed in the wished place. To solve this, it surged the idea of inserting these microparticles in a structure called scaffold. These scaffolds will maintain the microspheres in its structures and will allow them to degrade in the desired placed. The election of the three-­‐dimensional scaffold will also be conclusive for the insertion of the microspheres, considering different variables such as the size of the porous, its resistance to mechanical efforts and its degradation rate. Because of these reasons two very different materials will be compared: the hyaluronic acid a natural biopolymer that can be found in the extracellular matrix of the organism; and the poly(etyl acrylate) a very resistant acrylic polymer. Also, another of the more important topics will be the loading of the neural growth factor using for this a model protein that will allow us to know the kinetics of the releasement of the microspheres. Finally as these materials will be implanted in the organism, it will be necessary to prove the cytotoxicity of them, and make cell in vitro cultures to prove that the desired effect of the study is done.

[ES] En la actualidad existen gran cantidad de enfermedades de tipo neurológico, donde el marcador patológico común es la pérdida de grupos de neuronas específicas, por ejemplo: en la enfermedad de Parkinson es clave la degeneración de las neuronas dopaminérgicas nigrales; en la enfermedad de Alzheimer, lo es la pérdida degenerativa de neuronas septohipocampales, serotoninérgicas y corticales, y en la enfermedad de Huntington, la muerte de las neuronas gabaérgicas de proyección del estriado. Muchas de estas enfermedades carecen de cura, y sólo hay propuestas distintas alternativas para la disminución o reducción de sus efectos. Por ello, la ingeniería tisular, una de las ramas más emergentes de la regeneración biomédica, tratará de solventar dichas dificultades, y llegar a la creación de un sistema que elimine dicho problema desde su base. De este modo, en este estudio se contempla la idea de la liberación continuada de un factor de crecimiento, el factor de crecimiento neuronal (NGF), una proteína que permite el crecimiento y mantenimiento de ciertos tipos de neuronas, impidiendo de ese modo el atrofiamiento y muerte de éstas cuando se produce algún tipo de lesión. Para ello se propone su introducción en micropartículas de gelatina, cuya degradación continuada provocará una liberación de NGF durante las primeras horas más críticas a lo largo del tiempo y promoverá el crecimiento neuronal. El principal problema que se da con este tipo de micropartículas es su gran dispersión necesitando de algún tipo de estructura que las mantenga fijadas en la estructura deseada. Así pues, en este trabajo se plantea la idea de la introducción de dichas microesferas en distintos soportes tridimensionales o scaffolds. Estos soportes se encargarán de atrapar las microesferas en su estructura, y conforme éstas se degraden, irán liberando en la zona deseada el NGF. La elección del soporte tridimensional también será decisiva para la introducción de las micropartículas, considerándose distintas variables como son el tamaño de los poros, su resistencia, y su tiempo de degradación. Por ello en este estudio se compararán dos materiales de naturaleza muy distinta: el ácido hialurónico, un biopolímero natural que se encuentra en la matriz extracelular del organismo; y el poli(etil acrilato) un polímero acrílico de gran resistencia. Otro de los temas de mayor importancia será la carga del NGF utilizando una proteína modelo llamada BSA que permitirá conocer la cinética de liberación de las micropartículas. Finalmente, también es necesario comprobar la citotoxicidad de los distintos materiales empleados, debido a que deberán implantarse en el organismo, así como la realización de cultivos celulares in vitro para la comprobación de que se está consiguiendo el objetivo deseado.