Estudio de biocompatibilidad de matrices poliméricas combinadas, responsivas al pH, con potencial aplicación en Ingeniería de Tejido Óseo

Abstract

El presente trabajo muestra la obtención de un material a partir de un polímero sintético (TerP) y otro natural, mediante entrecruzamiento físico y su caracterización fisicoquímica y biológica, con el fin emplearlos para regeneración de tejido óseo. Las membranas fueron obtenidas por la técnica de evaporación del solvente y caracterizadas por espectroscopia FTIR, ensayos de hinchamiento, medidas de ángulo de contacto y microscopia electrónica de barrido (SEM). Se encontró que la compatibilidad entre los polímeros que la constituyen es estable a pH fisiológico y que, al incorporar mayor cantidad del TerP a la matriz, esta se vuelve más hidrofóbica y porosa. Además, teniendo en cuenta la aplicación prevista para dichos materiales, se realizaron estudios de biocompatibilidad y citotoxicidad con células progenitoras de médula ósea (CPMO) y células RAW264.7, respectivamente. Se evaluó la proliferación celular, la producción y liberación de óxido nítrico (NO) al medio de cultivo durante 24 y 48 horas y la expresión de citoquinas proinflamatorias IL-1β y TNF-α de las células crecidas sobre los biomateriales variando la cantidad del polímero sintético. Se encontró mayor proliferación celular y menor producción de NO sobre las matrices que contienen menos proporción del TerP, además de poseer una mejor biocompatibilidad. Los resultados de este estudio muestran que el terpolímero obtenido y su combinación con un polímero natural es una estrategia muy interesante para obtener un biomaterial con posibles aplicaciones en medicina regenerativa y que podría extenderse a otros sistemas estructuralmente relacionados.

In the present work, the preparation of a biomaterial from a synthetic terpolymer (TerP) and a natural polymer, physically crosslinked, is shown. In order to evaluate the new material for bone tissue regeneration, physicochemical and biological characterizations were performed. The membranes were obtained by solvent casting and characterized using FTIR spectroscopy, swelling tests, contact angle measurements, and scanning electron microscopy (SEM). It was found that the compatibility between the polymers is stable at physiological pH and the incorporation of a higher amount of TerP into the matrix increases hydrophobicity and porosity. Furthermore, considering the intended application of these materials, studies of biocompatibility and cytotoxicity were conducted with Bone Marrow Progenitor Cells (BMPCs) and RAW264.7 cells, respectively. Cell proliferation, NO production and release into the culture medium for 24 and 48 hours, and proinflammatory cytokine expression of IL-1β and TNF-α from cells grown on the biomaterials while varying the amount of the synthetic polymer were evaluated. Greater cell proliferation and lower NO production were found on matrices containing a lower proportion of TerP, in addition to better biocompatibility. The results of this study demonstrate that the obtained terpolymer and its combination with a natural polymer is a highly interesting strategy for biomaterial preparation with potential applications in regenerative medicine. This approach could be extended to other structurally related systems.