Análisis de las condiciones de procesado de híbridos de quitosano reforzados con óxido de grafeno

Abstract

[ES] El objetivo principal de este trabajo es la obtención de un biomaterial dotado con múltiples vías de anclaje de moléculas bioactivas (factores de crecimiento, secuencias peptídicas, fármacos, etc) a la par que mejore sus propiedades físico-químicas. Para ello, se ha planteado la obtención de un hidrogel híbrido cuya matriz, quitosano, ha sido usada ampliamente como biomaterial, y óxido de grafeno, debido a que éste último presenta una serie de grupos funcionales que permiten, de un lado, su anclaje covalente a la matriz polimérica y, de otro lado, el anclaje de moléculas bioactivas debido a la gran variedad y número de grupos funcionales. Existen diferentes vías para la unión covalente del óxido de grafeno al quitosano. En este proyecto se ha optado por una reacción de amidación. Además, con objeto de caracterizar las propiedades físico-químicas de los hidrogeles híbridos se ha sintetizado una serie de híbridos con distintos contenidos de óxido de grafeno. Asimismo, se ha sintetizado el quitosano puro y un híbrido de quitosano-óxido de grafeno sin reacción química (mezcla en solución), como patrones de comparación. Tras la síntesis de materiales se ha realizado diferentes pruebas de caracterización con el objetivo de verificar si se ha obtenido lo deseado, a saber, termogravimetría (TGA), donde se puede obtener información sobre la composición y estabilidad térmica del material, espectroscopía infrarroja (FTIR), que permitirá determinar si se ha obtenido la reacción de amidación, grado de hinchamiento, donde se ha analizado tanto el coeficiente de difusión de los híbridos como su capacidad de absorción de agua, para finalizar con un ensayo de citotoxicidad siguiendo la norma ISO 10993-12 y la norma ISO 10993-5, para determinar la posible aplicación biomédica del material. Los resultados de este trabajo permitirán plantear sistemas muy interesantes en el campo de los biomateriales para la ingeniería tisular, debido a su gran versatilidad química y posibilidad de ajuste de propiedades físico-químicas.

[EN] The main objective of this project is to obtain a biomaterial endowed with multiple anchoring pathways of bioactive molecules (growth factors, peptide sequences, drugs, etc.) while improving its physicochemical properties. In order to do so, it has been proposed to obtain a hybrid hydrogel whose matrix, chitosan, has been widely used as biomaterial, and graphene oxide, because the latter presents a series of functional groups that allow, on the one hand, its covalent anchorage to the polymer matrix and, on the other hand, the anchoring of bioactive molecules due to the great variety and number of functional groups. There are different ways for the covalent attachment of graphene oxide to chitosan. In this project we opted for an amidation reaction. In addition, in order to characterize the physico-chemical properties of the hybrid hydrogels a series of hybrids with different contents of graphene oxide has been synthesized. Also, pure chitosan and a chitosan-graphene oxide hybrid without chemical reaction (solution mix) have been synthesized as comparison patterns. After the synthesis of materials, different characterization tests have been carried out in order to verify if the desired results have been obtained, namely thermogravimetry (TGA), where information on the composition and thermal stability of the material can be obtained, infrared spectroscopy (FTIR ), Which will allow to determine if the amidation reaction, degree of swelling, has been obtained, where both the diffusion coefficient of the hybrids and their water absorption capacity have been analysed, to conclude with a cytotoxicity test according to ISO 10993 -12 and ISO 10993-5, to determine the possible biomedical application of the material. The results of this work will allow us to propose very interesting systems in the field of biomaterials for tissue engineering, due to their great chemical versatility and possibility of adjustment of physicochemical properties.