Biomateriales nanoporosos ordenados y su funcionalidad como matriz biomimética administradora de iones terapéuticos para aplicación en regeneración tisular

Abstract

El presente trabajo de Tesis Doctoral ha tenido como objetivo la aplicación de materiales de vidrio bioactivo con nanoporosidad ordenada (MBG) en la síntesis y procesado de estructuras matriz biomiméticas para reparación y regeneración ósea con funcionalidad en la administración de iones terapéuticos. Partiendo del sistema composicional, SiO2-CaO-P2O5, los materiales MBG, se han procesado en estructuras híbridas biopolímero-cerámico obteniéndose matrices con una disposición jerárquica formada por macroporos interconectados que mimetizan la estructura ósea trabecular, con alta superficie específica y nanoestructura. Un primer resultado relevante ha sido la consecución de propiedades mecánicas mejoradas respecto a sistemas homólogos de composición puramente cerámica.. Por otra parte, se ha modificado la composición del material MBG con la incorporación del elemento cobre para evaluar su funcionalidad angiogénica. Para ello se han ensayado dos rutas de síntesis: una primera ruta en la que se incorporan los precursores de todos los elementos en una única etapa; y una segunda ruta en la que el elemento cobre se incorpora al MBG mediante una segunda etapa de impregnación. Los análisis de biodegradación in vitro de los materiales se han combinado con estudios la funcionalidad angiogénica mediante ensayos in vitro de viabilidad y migración celular y estudios in vivo a partir del modelo del pez cebra. Se encontró que la ruta sol-gel en una única etapa, permite la incorporación de Cu en la matriz vítrea con una distribución más homogénea, preservando sus propiedades texturales y exhibiendo mayor cinética de degradación in vitro. Los resultados indican que los iones Si, Ca, P y Cu, productos de la degradación de los materiales MBG influyen de forma significativa en el proceso angiogénico, siendo este efecto dependiente de la concentración de estos productos en disolución. Además, se ha puesto en evidencia el impacto adicional de la incorporación de Cu potenciando el efecto angiogénico de los MBG.