Diseño de nuevos biomateriales basados en redes poliméricas interpenetradas de ácido hialurónico y polímeros acrílicos

Abstract

Hyaluronic acid (HA) is an essential molecule in the development of many tissues in the organism, as well as in their regeneration. Although, its physicochemical properties greatly limit its use as a cell support material in clinical applications unless its chemical structure is modified or is accompanied by other molecules. In this thesis a tridimensional scaffold has been made consisting of hyaluronic acid and a second material, an acrylic polymer (poly[ethyl acrylate] or PEA) able to be polymerized by free-radical polymerization inside HA after lyophilisation. The resultant interpenetrating polymer network (IPN) has been analyzed in order to measure its properties and compare them to similar scaffolds made from the two separate polymers, with the aim to compare the effects produced by the synthesis technique in the physical and chemical properties of HA. The viability of these materials in cell applications has been tested through in vitro assays using L929 fibroblasts. Additionally, several modifications have been made to the initial synthesis technique in order to obtain different proportions from the two components - HA and PEA - in the materials. The properties of these IPNs have been measured to reveal the effects produced by every step along their synthesis. The biomaterials produced though the techniques described here may offer interesting systems for cell culture and/or cell transplants in future clinical applications that wish to incorporate hyaluronic acid in the shape of a stable tridimensional scaffold.

El ácido hialurónico (HA) es una molécula imprescindible en la formación de muchos tejidos del organismo, así como en la regeneración de los mismos. No obstante, sus propiedades físico-químicas limitan enormemente su uso como material para el soporte de células en aplicaciones clínicas si no se modifica su estructura química o se acompaña de otras moléculas. En esta tesis se ha sintetizado un constructo tridimensional de ácido hialurónico acompañado por un segundo material, un polímero acrílico (el poliacrilato de etilo, o PEA) capaz de polimerizar por vía radical en el interior del HA tras liofilizarlo. La red interpenetrada polimérica (IPN) resultante ha sido analizada para medir sus propiedades y compararlas con constructos semejantes realizados a partir de ambos polímeros por separado, con el objetivo de comprobar los efectos de la técnica de síntesis en las propiedades físico-químicas del HA. La viabilidad de estos materiales en aplicaciones con células ha sido comprobada mediante la realización de ensayos in vitro con fibroblastos L929. De forma adicional, se han llevado a cabo varias modificaciones de la técnica inicial de síntesis para obtener distintas proporciones de ambos componentes - HA y PEA - en los materiales. Las propiedades de esta serie de IPNs han sido medidas y comparadas con su método de síntesis y composición final con tal de dilucidar el efecto que produce cada paso de la síntesis en las mismas. Los biomateriales producidos mediante las técnicas aquí descritas pueden ofrecer sistemas interesantes para el cultivo y/o trasplante de células en futuras aplicaciones clínicas que deseen incorporar el ácido hialurónico en forma de constructo tridimensional estable.

L'àcid hialurònic (HA) és una molècula imprescindible en la formació de molts teixits de l'organisme, així com en la regeneració dels mateixos. D'altra banda, les seves propietats físico-químiques limiten enormement el seu ús com a material per al suport de cèl¿lules en aplicacions clíniques si no se'n modifica l'estructura química o se l'acompanya d'altres molècules. En aquesta tesi s'ha sintetitzat un constructe tridimensional d'àcid hialurònic acompanyat d'un segon material, un polímer acrílic (el poliacrilat d'etil, o PEA) capaç de polimeritzar per via radical a l'interior del HA després de liofilitzar-lo. La xarxa interpenetrada polimèrica (IPN) resultant ha sigut analitzada per mesurar les seves propietats i comparar-les amb constructes semblants realitzats a partir d'ambdós polímers per separat, amb l'objectiu de comprovar els efectes de la tècnica de síntesi en les propietats físiques y químiques del HA. La viabilitat d'aquests materials en aplicacions amb cèl¿lules ha sigut comprovada mitjançant la realització d'assajos in vitro amb fibroblasts L929. Addicionalment, s'han dut a terme vàries modificacions en la tècnica inicial de síntesi per tal d'obtenir diferents proporcions d'ambdós components - HA i PEA - als materials. Les propietats d'aquesta sèrie de IPNs han sigut mesurades per tal de revelar l'efecte que produeix cada pas de la síntesi sobre les mateixes. Els biomaterials produïts mitjançant les tècniques aquí exposades poden oferir sistemes interessants pel cultiu y/o trasplantament de cèl¿lules en futures aplicacions clíniques que desitgin incorporar l'àcid hialurònic en forma de constructe tridimensional estable.