RECUBRIMIENTOS BIOACTIVOS PARA APLICACIONES BIOMEDICAS

junio 16, 2011

Varios experimentos realizados por el CSIC, Centro Superior de Investigaciones Cinetíficas, han culminado con el desarrollo de recubrimientos electroestirados bioactivos para aplicaciones biomédicas.

Esta investigación se reﬁere a una composición bioactiva obtenida mediante la técnica de electroestirado y que consta de un polímero. Además, la invención también describe un procedimiento de incorporación de esta composición a modo de recubrimiento sobre una matriz plástica para obtener materiales compuestos para su uso en implantes biomédicos y en ingeniería de tejidos.

Este proceso se fundamenta en la creación de una elevada diferencia de potencial entre un capilar, el cual contiene una solución polimérica, y un soporte metálico, sobre el cual se depositan las ﬁbras. En función de los parámetros del equipo y las características de la solución polimérica, no sólo se pueden obtener ﬁbras, sino también otras morfologías tales como láminas, tubos y esferas. La principal actividad investigadora del uso de este tipo de estructuras ultraﬁnas está siendo enfocada a su uso como materiales bioactivos, tales como nanoﬁbras antimicrobianas.

Debido al reducido diámetro de las ﬁbras electroestiradas, mayoritariamente submicro-métrico, los recubrimientos basados en redes de estas ﬁbras poseen una alta similitud morfológica con la superﬁcie de tejidos como huesos, piel, músculos, así como paredes de ciertos órganos. Además, estas ﬁbras pueden ser biocompatibles y biodegradables, con lo que si además no son citotóxicas (no resultan dañinas para las células), pueden ser también reabsorbibles metabólicamente de forma natural por el cuerpo. De este modo, el funcionamiento biológico de un tejido, que está regulado por ciertas señales biológicas, puede ser controlado para favorecer la actividad celular sobre la superﬁcie de estos materiales.

Mediante estudios experimentales in vitro se ha podido demostrar que el crecimiento de líneas celulares sobre los recubrimientos electroestirados está favorecido. El objetivo ﬁnal de los recubrimientos electroestirados en el campo de la ingeniería de tejidos generalmente es el de producir un soporte o andamio (“scaffold”) para el crecimiento celular. De esta forma, órganos y tejidos dañados pueden ser parcialmente recubiertos por ﬁbras electroestiradas para remplazarlos temporalmente hasta que las propias células sean capaces de poblar y sintetizar de nuevo el tejido original.

Sin embargo, uno de los problemas más frecuentes de las interfases basadas en ﬁbras electroestiradas es la diﬁcultad de asegurar la unión entre el implante y su recubrimiento, lo que puede comprometer la futura integridad del implante. De hecho, una insuﬁciente ﬁjación entre ambos podría limitar muy considerablemente su aplicación dado que podrían no resistir la manipulación durante la cirugía o las posteriores cargas in vivo.

La invención que nos presenta el CSIC se reﬁere a una composición bioactiva obtenida por un procedimiento de electroestirado que comprende al menos un polímero que se selecciona entre poliésteres, policetonas, polisacáridos, proteínas estables térmicamente o cualquiera de sus mezclas.

Las policetonas de la composición bioactiva se seleccionan de una lista que comprende: poliéter éter cetona (PEEK) y poliéter éter cetona sulfonado (S-PEEK). Las proteínas de la composición bioactiva se seleccionan de una lista que comprende: zeína, proteína de soja y cualquiera de sus combinaciones. Los polisacáridos de la composición bioactiva se seleccionan de una lista que comprende: celulosa, quitosano y cualquiera de sus combinaciones. De forma adicional, la composición bioactiva contiene preferiblemente al menos un material biocerámico, siendo más preferiblemente hidroxiapatita u otros minerales basados en calcio o fósforo, especialmente indicado para su aplicación en tejidos óseos.

En un segundo aspecto, esta investigación nos presenta un procedimiento de obtención de la composición descrita anteriormente, que comprende las siguientes etapas:

A) Homogenización de una composición precursora que comprende un polímero que se selecciona entre un poliéster, una policetona, una proteína estable térmicamente, un polisacárido o cualquiera de sus combinaciones, y al menos un disolvente, siendo el disolvente más preferiblemente orgánico, un alcohol y aún más preferiblemente hexaﬂuoro-2-propanol.

B) Electroestirado estático o dinámico de la composición precursora obtenida en la etapa (a) aplicando una diferencia de potencial entre el capilar que contiene la composición y el colector sobre el que se deposita, el cual está opuestamente cargado. El alto voltaje aplicado es capaz de generar un chorro (“jet”) del polímero previamente disuelto, que en su transcurso se alarga, endurece y seca (se evapora el disolvente de forma prácticamente completa) para ser recogido en el colector en forma de ﬁbra u otra estructura de tamaño ultra-ﬁno.

C) Tratamiento de esterilización de la composición obtenida en la etapa (b).

Esta técnica de electroestirado de ﬁbras permite obtener a escala submicro- o nano-métrica ﬁbras a partir de una composición precursora. El electroestirado comparte las características tanto del electropulverizado como de la solución convencional el hilado en seco de ﬁbras. El proceso es no invasivo y no requiere el empleo de química de coagulación o altas temperaturas para producir la producción de las ﬁbras. En el electroestirado, las ﬁbras producidas se encuentran prácticamente libres de disolvente. En algunos casos pueden quedar trazas de los mismos, no obstante durante el proceso térmico de la etapa (c), éstas suelen ser completamente eliminadas de forma que ningún solvente es transferido al producto ﬁnal.

FUENTE | OEPM

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