Síntesis y caracterización de membranas electrohiladas de PLA para liberación de un fármaco en ingeniería tisular de piel

Abstract

.In the present project degree, polylactic acid dressings loaded with a drug in the interior have been developed and designed with the purpose of being used in the environment of the regeneration and healing of the skin. The dressings are composed of membranes synthesized by the electrospinning technique that gives the necessary flexibility to the device to be molded to the surface of the skin. The drug to be introduced into the membrane is tetracycline hydrochloride, a water-soluble antibiotic. Due to the hydrophobicity of the polylactic acid, an emulsion is made between the membrane-forming polymer phase and an aqueous phase to introduce the drug into the membranous structure. Hyaluronic acid is also included in the aqueous phase to study the stability of the emulsion and its possible effects. In order to choose the optimum parameters in the final membranes processing, previous studies are carried out to choose the operating conditions in the electrospinning process, to optimize the amount of hyaluronic acid in the aqueous phase and to observe the influence of the ratio of aqueous phase to total emulsion. In all the studies, the distribution of the narrowest possible fiber diameters was sought, with similar values between the studies to look for fiber homogeneity. Once obtained the results of the previous studies, the final membranes are elaborated and its size distribution is characterized to verify that the explained behavior has been achieved. Thereafter, tests are performed that determine if the dressing is fit for the purpose it has been given. For this, a study of drug release, by means of spectrophotometry, and a characterization of mechanical properties, is carried out by tensile test. The results give optimum parameters of 7% of polylactic acid, 14 cm, 1 mL /h and 18 kV, since they are the ones that produce narrower distributions and with less multijet influence. As for hyaluronic acid and aqueous phase studies, the different amounts of hyaluronic acid have not been influential on the fiber diameter distribution but it has been found that the presence of the emulsion produces a shift in the distribution of fiber diameters to smaller values and decreases the deviation from the mean. In addition, influence of the increase of the pore area has been found by increasing the proportion of aqueous phase. The final studies have been carried out with 3 membranes with the same operating conditions but different amounts of hyaluronic acid. Low release yields (around 6%) have been obtained and the mechanical characterization study gives the membrane with 0.2% of hyaluronic acid as optimum.

En el presente trabajo final de grado se han elaborado apósitos de ácido poliláctico cargados con un fármaco en su interior y diseñados con el propósito de ser utilizados en el entorno de la regeneración y cicatrización de la piel. Los apósitos están compuestos por membranas sintetizadas mediante la técnica de electrohilado que le aporta la flexibilidad necesaria al dispositivo para adaptarse a la superficie de la piel. El fármaco a introducir en la membrana es el hidrocloruro de tetraciclina, un antibiótico soluble en agua. Debido a la hidrofobicidad del ácido poliláctico, se lleva a cabo un emulsión entre fase polimérica constructora de la membrana y una fase acuosa para introducir el medicamento en la estructura membranosa. Además se incluye ácido hialurónico en la fase acuosa para estudiar la estabilidad de la emulsión y sus posibles efectos. Con el objetivo de elegir los parámetros óptimos en el proceso de elaboración de las membranas finales, se llevan a cabo estudios previos para elegir las condiciones de operación en el proceso de electrohilado, para optimizar la cantidad de ácido hialurónico en la fase acuosa y para observar la influencia de la proporción de fase acuosa respecto al total de la emulsión. En todos los estudios, se persigue la distribución de diámetros de fibra más estrecha posible, y con valores similares entre los estudios para buscar la homogeneidad de las fibras. Una vez obtenidos los resultados de los estudios previos, se elaboran las membranas finales y se caracteriza su distribución de tamaños para comprobar que se ha conseguido el comportamiento explicado. Después, se realizan las pruebas que determinan si el apósito es apto para el fin que se le ha otorgado. Para ello, se realiza un estudio de liberación del fármco, mediante espectrofotometría, y una caracterización de propiedades mecánicas, mediante ensayo de tracción. Los resultados dan por óptimos los parámetros de 7% de ácido poliláctico, 14 cm, 1 mL/h y 18 kV, ya que son los que producen distribuciones más estrechas y con menos influencia del multijet. En cuanto a los estudios del ácido hialurónico y la fase acuosa, las diferentes cantidades de ácido hialurónico no han resultado influyentes sobre la distribución de diámetros de fibra pero se ha encontrado que la presencia de la emulsión produce un desplazamiento de la distribución de diámetros de fibra hacia menores valores y disminuye la desviación respecto de la media. Además, se ha encontrado influencia del aumento del área de poro al aumentar la proporción de fase acuosa. Los estudios finales se han llevado a cabo con 3 membranas de iguales condiciones de operación pero distintas cantidades de ácido hialurónico. Se han obtenido bajos rendimientos de liberación (entorno al 6%) y el estudio de caracterización mecánica da como óptima la membrana con 0.2% de ácido hialurónico.

En el present treball final de grau s'han elaborat apòsits de àcid polilàctic carregats amb un fàrmac al seu interior, dissenyats amb el propòsit de ser utilitzats en l'entorn de la regeneració i cicatrització de la pell. Els apòsits estan compostos per membranes sintetitzades mitjançant la tècnica de electrohilado que li aporta la flexibilitat necessària al dispositiu per modelar a la superfície de la pell. El fàrmac a introduir en la membrana es hidroclurur de tetraciclina, un antibiòtic soluble en aigua. A causa de la hidrofobicitat del àcid polilàctic, es porta a terme un emulsió entre fase polimèrica constructora de la membrana i una fase aquosa per introduir el medicament en l'estructura membranosa. A més s'inclou àcid hialuronic en la fase aquosa per estudiar l'estabilitat de l'emulsió i els seus possibles efectes. Amb l'objectiu de triar els paràmetres òptims en el procés d'elaboració de les membranes finals, es duen a terme estudis previs per triar les condicions d'operació en el procés de electrohilado, per optimitzar la quantitat d'àcid hialuronic en la fase aquosa i per observar la influència de la proporció de fase aquosa respecte al total de l'emulsió. En tots els estudis, es persegueix la distribució de diàmetres de fibra més estreta possible, i amb valors similars entre els estudis per buscar l'homogeneïtat de les fibres. Una vegada obtinguts els resultats dels estudis previs, s'elaboren les membranes finals i es caracteritza la seva distribució de mides per comprovar que s'ha aconseguit el comportament explicat. Després, es realitzen les proves que determinen si l'apòsit és apte per al fi que se li ha atorgat. Per a això, es realitza un estudi d'alliberament, mitjançant espectrofotometria, i una caracterització de propietats mecàniques, mitjançant assaig de tracció. Els resultats donen per òptims els paràmetres de 7% d'àcid polilàctic, 14 cm, 1 mL / h i 18 kV, ja que són els que produeixen distribucions més estretes i amb menys influència del multijet. Quant als estudis de l'àcid hialuronic i la fase aquosa, les diferents quantitats d'àcid hialuronic no han resultat influents sobre la distribució de diàmetres de fibra però s'ha trobat que la presència de l'emulsió produeix un desplaçament de la distribució de diàmetres de fibra cap a menors valors i disminueix la desviació respecte de la mitjana. A més, s'ha trobat influència de l'augment de l'àrea de porus en augmentar la proporció de fase aquosa. Els estudis finals s'han dut a terme amb 3 membranes d'iguals condicions d'operació però diferents quantitats d'àcid hialuronic. S'han obtingut baixos rendiments d'alliberament (al voltant del 6%) i l'estudi de caracterització mecànica dóna com a òptima la membrana amb 0.2% d'àcid hialuronic.