Caracterización mecánica y biológica de scaffolds producidos con tecnología biocell

• Autores: Marco Andre Das Neves Domingos
• Directores de la Tesis: Joquim de Ciurana Gay (dir. tes.), Paulo Jorge da Silva Bártolo (codir. tes.)
• Lectura: En la Universitat de Girona ( España ) en 2013
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Ciro A. Rodríguez (presid.), Lídia Serenó Jofrá (secret.), Antonia Gloria Hernández Orea (voc.), Nuno Manuel Fernández Alves (voc.), Inés Ferrer Real (voc.), Artur Jorge dos Santos Mateus (voc.), Guillem Quintana Badosa (voc.)
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Biología celular
      • Cultivo de tejidos
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología industrial
      • Ingeniería de procesos
    • Tecnología metalúrgica
  • Ciencias económicas
    • Actividad económica
      • Producción
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• Resumen

  • El método comúnmente utilizado en el ámbito de la Ingeniería de Tejidos implica el uso de estructuras porosas tridimensionales (scaffold/andamio), biocompatibles y biodegradables, en conjugación con las células para promover la regeneración del tejido. Este proceso implica al menos tres etapas distintas, a saber: la producción de estructuras en 3D, la esterilización y deposición de las células en andamios (scaffolds) y, finalmente, el cultivo celular del conjunto andamios-células (scaffolds-células). Además de que estas etapas se realizan manualmente, el proceso no es continuo ni integrado, conduciendo a la baja eficiencia de la deposición celular, al elevado riesgo de contaminación de las estructuras, a elevados tiempos de producción y a limitadas posibilidades de aplicación clínica directa de los productos. Con el fin de evitar estos problemas, se propone en esta investigación el desarrollo de un nuevo sistema automatizado e integrado de producción y cultivo celular in vitro de andamios (scaffolds), denominado Biocell Printing. Este sistema integra 4 zonas distintas de operación, a saber: la construcción por extrusión multimaterial (Zona 1), la esterilización (Zona 2), la deposición de células (Zona 3) y el cultivo de células en biorreactor (Zona 4), para permitir de forma secuencial la producción de scaffolds/matrices con gradientes funcionales, con o sin encapsulación de células. Además del diseño de este sistema, constituye un objetivo central de este trabajo validar el sistema de fabricación. Así, fueron producidos andamios (scaffolds) 3D en PCL con diferentes dimensiones y geometrías de poros. El análisis realizado a las estructuras nos permitió comprobar que, aunque los parámetros de procesamiento utilizados no induzcan cambios significativos en las propiedades químicas y físicas iniciales del polímero, lo cierto es que la variación de la topología interna de los andamios (scaffolds) tiene una influencia decisiva en el comportamiento mecánico y biológico de las estructuras producidas. Con base en estos resultados, fueron producidos andamios (scaffolds) bioactivos, nano y micro compuestos de policaprolactona (PCL) y hidroxiapatita (HA) para la regeneración ósea. Los resultados de las pruebas realizadas nos han permitido observar el efecto de la granulometría en el comportamiento mecánico del andamio (scaffold), así como en el proceso de adhesión, proliferación y diferenciación de las células madre mesenquimales humanas. La adhesión y la proliferación celular fueron evaluadas a través de la definición de un factor geométrico para describir el cambio en la morfología celular con el tiempo. El término osteogénico, dependiente en gran medida del material, fue evaluado a través del método ALP.