Desarrollo de andamiajes con porosidad estratificada basados en poliglicerol sebacato para la simulación in vitro de tejido renal

Abstract

[ES] El poliglicerol sebacato (PGS) es un polímero sintético que se obtiene a partir de una reacción de policondensación, partiendo de ácido sebácico y glicerol. Se trata de un polímero biodegradable por erosión superficial, lo que permite un mantenimiento de su integridad y resistencia mecánica durante el proceso de degradación. Su comportamiento mecánico es no lineal, un comportamiento típico de materiales elastoméricos. Por todas estas características, y porque su fabricación en dos etapas ofrece un abanico de posibilidades en cuanto a su microarquitectura y combinación con otros materiales, poliméricos o no, el PGS está siendo objeto de estudio para diversas aplicaciones biomédicas.

En este trabajo se ha establecido un procedimiento para la fabricación de un andamiaje tridimensional con porosidad estratificada, a partir de poliglicerol sebacato. El diseño de este andamiaje se ha inspirado en la arquitectura tisular de los túbulos renales, encargados de la filtración de la sangre para obtener la orina. Así, el andamiaje diseñado cuenta con una capa interna con poros de tamaño superior, capaz de albergar células en sus poros, y dos capas externas cuyo tamaño de poro es subcelular, actuando así de barrera física y evitando el tránsito de somas celulares. Para su fabricación, se ha utilizado en ambas capas cloruro sódico (NaCl) como porógeno. En el caso de la zona central, el tamaño de las partículas de NaCl empleadas ha sido de 210-250 ¿m, y una proporción PGS/NaCl de 1/9 en masa. En el caso de las capas externas, por primera vez se ha utilizado como porógeno lo que se ha denominado nanosal, NaCl cuyo tamaño de partículas es, en promedio, de unos 17 ¿m.

A continuación, se han analizado sus propiedades morfológicas, mecánicas y biológicas mediante microscopía electrónica de barrido de emisión de campo (FESEM), ensayos mecánicos a compresión y cultivos celulares tanto en la zona externa del andamiaje como en la zona central. Esta caracterización ha permitido evaluar el cumplimiento de las características exigidas para el andamiaje compuesto, pudiendo servir éste como soporte para un cocultivo celular indirecto, tanto para usarlo como modelo in vitro de patologías renales como otras, como testar fármacos o moléculas de interés.

[EN] Polyglycerol sebacate (PGS) is a synthetic polymer that is obtained from a polycondensation reaction, starting from sebacic acid and glycerol. It is a biodegradable polymer by surface erosion, which allows a maintenance of its integrity and mechanical resistance during this degradation. Its mechanical behavior is non-linear, a typical behavior of elastomeric materials. For all these characteristics, and because its two-steps manufacturing offers a variety of possibilities in terms of its micro-architecture and combination with other materials, polymeric or not, PGS is being studied for various biomedical applications.

In this work a procedure has been established for the manufacture of a three-dimensional scaffold with stratified porosity, based on polyglycerol sebacate. The design of this scaffold has been inspired on the tissue architecture of the renal tubules, responsible for the filtration of the blood to obtain the urine. Thus, the designed scaffolding has an internal layer with pores of superior size, capable of harbor cells in its pores, and two external layers whose pore size is subcellular, acting as a physical barrier and avoiding the transit of cellular sums. For its manufacture, sodium chloride (NaCl) has been used in both layers as porogen. In the case of the central zone, the size of the NaCl particles used was 210-250 ¿m, and a PGS / NaCl ratio of 1/9 in mass. In the case of the outer layers, for the first time it has been used as porogen what has been called nanosal, NaCl whose particle size is, on average, about 17 ¿m.

In addition, their morphological, mechanical and biological properties have been analyzed by field emission scanning electron microscopy (FESEM), mechanical compression tests and cell cultures both in the outer zone of the scaffold and in the central zone. This characterization has allowed to evaluate the fulfillment of the characteristics required for the composite scaffold, being able to serve as support for an indirect cellular co-culture, both for use as an in vitro model of renal pathologies and others, such as testing drugs or molecules of interest.