Study of biocompatibility of nanostructured materials on in vitro and in vivo models

Abstract

Els biomaterials tenen un paper important en la indústria de la salut. Cada any, s'estima que el nombre de dispositius mèdics utilitzats en humans és d'uns 1,5 milions de dispositius individuals, segons l'Organització Mundial de la Salut, amb uns 10.000 tipus de grups de dispositius genèrics disponibles a tot el món. A mesura que sorgeixen nous dispositius, el tema de la biocompatibilitat d'aquests materials es torna més rellevant. Aquesta tesi estudia la biocompatibilitat de biomaterials i la seva interacció amb teixits i cèl·lules combinant models in vitro i in vivo. Els biomaterials estudiats es classifiquen en biomaterials sintètics (polímers, silici, titani i aliatges) i biomaterials derivats de la naturalesa, que al seu torn, es classifiquen en xenogènics, derivats de materials naturals però estranys per a l'organisme i biomaterials autòlegs, derivats dels teixits dels mateixos. organisme. En el cas dels materials sintètics, es va demostrar com les diferents estratègies de funcionalització de les superfícies (en particular, l'efecte del recobriment de proteïnes i la topografia superficial) afecten la resposta de les cèl·lules de mamífer. Els biomaterials autòlegs estaven representats per fibrina rica en plaquetes (PRF), derivada de la sang del pacient.

Los biomateriales juegan un papel importante en la industria del cuidado de la salud. Cada año, la cantidad de dispositivos médicos utilizados en humanos se estima en alrededor de 1,5 millones de dispositivos individuales, según la Organización Mundial de la Salud, con alrededor de 10 000 tipos de grupos de dispositivos genéricos disponibles en todo el mundo. A medida que surgen nuevos dispositivos, el tema de la biocompatibilidad de estos materiales se vuelve más relevante. Esta tesis estudia la biocompatibilidad de biomateriales y su interacción con tejidos y células combinando modelos in vitro e in vivo. Los biomateriales estudiados se clasifican en sintéticos (polímeros, silicio, titanio y aleaciones) y biomateriales derivados de la naturaleza, que a su vez, se clasifican en xenogénicos, derivados de materiales naturales pero extraños para el organismo y biomateriales autólogos, derivados de los tejidos del mismo. organismo. En el caso de los materiales sintéticos, se mostró cómo las diferentes estrategias de funcionalización de las superficies (en particular, el efecto del recubrimiento de proteínas y la topografía de la superficie) afectan la respuesta de las células de mamíferos. Los biomateriales autólogos estuvieron representados por fibrina rica en plaquetas (PRF), derivada de la sangre del paciente.

Biomaterials play a substantial role in the health care industry. Each year, the number of medical devices used in humans is estimated to be around 1.5 million individual devices, according to the World Health Organization, with about 10 000 types of generic device groups available worldwide. As new devices emerge, the topic of the biocompatibility of these materials becomes more relevant. This thesis studies biocompatibility of biomaterials and their interaction with tissues and cells combining in vitro and in vivo models. The studied biomaterials are classified in synthetic (polymers, silicon, titanium and alloys) and nature-derived biomaterials, which in turn, classify in xenogenic, derived from natural materials but foreign for the organism and autologous biomaterials, derived from the tissues of the same organism. In the case of synthetic materials, it was shown how different functionalization strategies of surfaces (in particular, the effect of protein coating and surface topography) affect mammalian cell response. Autologous biomaterials were represented by platelet rich fibrin (PRF), derived from the blood of the patient. Their potential as implantable system was studied in vitro and in vivo.