Estructura, composición y superficie como vectores directores en el diseño de biomateriales. Aplicación al desarrollo de scaffolds poliméricos y a superficies bioactivas

Abstract

En aquest treball es descriu el disseny, síntesi i caracterització de diferents biomaterials i la seva possible aplicació en biomedicina. S'ha fet especial èmfasi a ressaltar la importància que tenen l'estructura, la composició i l'activitat superficial en les propietats finals del biomaterial.

Així, s'ha desenvolupat un biomaterial biodegradable i elastomèric, altament porós, amb una gran interconnectivitat que permet la difusió de nutrients i de cèl•lules, un cop sigui implantat. La viabilitat d'aquest material s'ha demostrat tant en assaigs in vitro com in vivo. La síntesi del mateix s'ha realitzat mitjançant calefacció assistida per microones, cosa que ha permès una reacció més ràpida sense necessitat de catalitzadors i evitant les etapes posteriors de purificació.

S'ha desenvolupat també un material biodegradable i injectable a temperatures de 45°C, que, en refredar fins als 37°C, s'endureix i pot emprar com a suport estructural al mateix temps que actua com a alliberador de fàrmacs. L'aplicació d'aquest material com ciment ossi millora els problemes de biocompatibilitat, tant de composició, com mecànica, dels actuals productes en el mercat, obrint una nova via d'aplicació d'aquest tipus de materials. D'altra banda, el compost desenvolupat s'ha assajat en aplicacions bioadhesives, on ha demostrat uns excel•lents resultats en la unió de teixit intestinal.

Finalment, s'ha aconseguit desenvolupar una superfície amb capacitat de reprogramar cèl•lules amb el simple contacte entre la cèl•lula i la superfície. Amb aquesta tecnologia, anomenada cell reprograming surface (CRS), s'han obtingut cèl•lules pluripotents induïdes (iPS) d'una forma molt més eficient i ràpida que els mètodes habituals de treball.

En este trabajo se describe el diseño, síntesis y caracterización de diferentes biomateriales y su posible aplicación en biomedicina. Se ha hecho especial énfasis en resaltar la importancia que tienen la estructura, la composición y la actividad superficial en las propiedades finales del biomaterial.

Así, se ha desarrollado un biomaterial biodegradable y elastomérico, altamente poroso, con una gran interconectividad que permite la difusión de nutrientes y de células, una vez sea implantado. La viabilidad de este material se ha demostrado tanto en ensayos in vitro como in vivo. La síntesis del mismo se ha realizado mediante calefacción asistida por microondas, lo que ha permitido una reacción más rápida sin necesidad de catalizadores y evitando las etapas posteriores de purificación.

Se ha desarrollado también un material biodegradable e inyectable a temperaturas de 45°C, que, al enfriarse hasta los 37°C, se endurece y puede emplearse como soporte estructural a la vez que actúa como liberador de fármacos. La aplicación de dicho material como cemento óseo mejora los problemas de biocompatibilidad, tanto de composición como mecánica, de los actuales productos en el mercado, abriendo una nueva vía de aplicación de este tipo de materiales. Por otro lado, el compuesto desarrollado se ha ensayado en aplicaciones bioadhesivas, donde ha demostrado unos excelentes resultados en la unión de tejido intestinal.

Por último, se ha conseguido desarrollar una superficie con capacidad de reprogramar células con el simple contacto entre la célula y la superficie. Con esta tecnología, denominada cell reprograming surface (CRS), se han obtenido células pluripotentes inducidas (iPS) de una forma mucho más eficiente y rápida que los métodos habituales de trabajo.

This paper describes the design, synthesis and characterization of different biomaterials and their possible applications in biomedicine, highlighting the importance of the structure, composition and surface activity in the final properties of the biomaterial.

Thus, a biodegradable and elastomeric biomaterial, highly porous, with a strong interconnectivity that allows diffusion of nutrients and cells, once it is implanted has been developed. The feasibility of this material has been demonstrated both in vitro and in vivo assays. The synthesis has been performed using microwave-assisted heating, which has allowed a faster reaction without catalysts and avoiding the later stages of purification.

It has also been developed a biodegradable and injectable material, at temperatures of 45°C, which, when cooled to 37°C, it hardens and can be used as structural support while acting as drug delivery. The application of such material as bone cement avoid biocompatibility problems, both in composition and mechanicas, of the current products on the market, opening a new way of application of such material. On the other hand, the compound has been tested in bioadhesive applications, where it has shown excellent results in the union of intestinal tissue.

Finally, a surface with ability to reprogram cells with simple contact between the cell and the surface has been developed. With this technology, called cell reprograming surface (CRS), induced pluripotent cells (iPS) have been obtained in a much more efficient and faster way than the usual methods.