La ingeniería tisular es una ciencia multidisciplinaria que incluye tanto los principios fundamentales de la ingeniería de materiales como de la biología celular y molecular para dar lugar al desarrollo de tejidos y órganos artificiales. Específicamente, la ingeniería de tejido óseo ha estado a la vanguardia. La combinación de células osteoblásticas o en su defecto células capaces de diferenciarse en tejido óseo, unido a la presencia de moléculas bioactivas y materiales tridimensionales "scaffolds" hacen de ésta técnica una realidad en la regeneración y reparación del hueso. Es por ello que el gran reto de éste trabajo ha sido el desarrollo de nuevos materiales basados en cadenas poliméricas de poliésteres que puedan ser útiles en ésta aplicación. La incorporación de unidades hidrófilas en sus estructuras nos ha permitido disminuir el carácter hidrófobo y la alta cristalinidad de estos materiales permitiendo incluir en la lista de sus propiedades (biocompatibilidad, buenas propiedades mecánicas, etc.) la capacidad de absorber agua de forma controlada, sin perder la buena adhesión celular que presentan, aumentar su velocidad de degradación y que como objetivo final pudieran ser utilizados en ingeniería tisular. En este sentido, se sintetizaron y caracterizaron los copolímeros de caprolactona 2-(metacriloiloxi) etil ester (CLMA) con acrilato de 2-hidroxietilo (HEA) en diferentes proporciones con el objetivo de obtener materiales con hidrofilicidad controlada. Se prepararon scaffolds de estructura de poros interconectados y se realizaron cultivos de células mesenquimales provenientes de médula ósea de cabras, diferenciadas a tejido óseo, con resultados satisfactorios. Debido a que las unidades de -caprolactona en el material descrito no formaban parte de la cadena principal de los copolímeros, sintetizamos nuevos materiales con éstas características. Se obtuvieron dos macrómeros a base de -caprolactona (mCL) y L-láctido (mLA), haciendo reaccionar la poli( -caprolact / Escobar Ivirico, JL. (2008). Síntesis, caracterización y aplicaciones biomédicas de redes de copolímeros basados en poliésteres [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/3445

El manuscrito versa sobre el desarrollo y caracterización de materiales híbridos basados en poliacrilato de hidroxietilo (a partir de ahora PHEA) reforzado por la inclusión de una fase amorfa de sílice. Ambas fases fueron sintetizadas simultáneamente: la fase orgánica se obtiene a través de una reacción de polimerización radicalaria inducida por la pequeña adición de un iniciador térmico (peróxido de benzoilo); además, la sílice (SiO2) fue polimerizada a través de una reacción sol-gel catalizada en medio ácido del alcóxido de silicio tetraetoxisilano (en adelante TEOS). Las condiciones del proceso sol-gel donde el retículo de dióxido de silicio se forma condicionan la estructura final de la sílice: grado de condensación, especies intermedias lineales frente a ramificadas, tamaños promedio, Algunos de los parámetros fundamentales que controlan la topología de la sílice en materiales compuestos derivados de reacciones sol-gel incluyen a la naturaleza del catalizador usado para aumentar la reactividad del alcóxido (así como su cantidad, pH), el agua disponible para hidrolizar al precursor de la sílice (referido a la cantidad estequiométrica necesaria para hidrolizar completamente a una molécula de TEOS) y la relación entre los porcentajes de las fases orgánica e inorgánica en el material híbrido final. El primer parámetro (el catalizador) y el segundo (el agua) se fijaron para de este modo sintetizar materiales con tamaños de sílice alrededor de las decenas de nanómetros (materiales nanocompuestos); el último de ellos, el ratio relativo entre las fases orgánica e inorgánica, se cambió sistemáticamente. Para caracterizar algunas propiedades físicas y químicas de los materiales nanocompuestos se utilizaron varias técnicas, entre las que se incluyen: microscopías, espectroscopía infrarroja, calorimetría, análisis dinámico mecánico, termogravimetría, hinchado en disolventes. / Rodríguez Hernández, JC. (2008). Acrylate-silica polymer nanocomposites obtained by sol-gel reactions. Structure, properties and scaffold preparation [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/3798

La ingeniería tisular es una ciencia que aplica los principios de la ingeniería y las ciencias de la vida para desarrollar sustitutos biológicos que reparen o mejoren la función biológica de un tejido u órgano (según la definición de Langer y Vacanti). Para ello, el enfoque más común se basa en el uso de tres elementos fundamentales las células, las biomoléculas y los scaffolds poliméricos. A pesar de los muchos avances alcanzados, los investigadores de este campo aún nos enfrentamos a importantes retos en la reparación o la sustitución de los tejidos que cumplen predominantemente funciones biomecánicas como es el caso del tejido óseo y el tejido cartilaginoso y en específico el cartílago articular. En este sentido, los materiales tri-dimensionales (scaffolds) desempeñan un papel muy importante. En este contexto, el quitosano es un candidato con un gran potencial, utilizado en una amplia gama de aplicaciones, ya que posee propiedades biológicas únicas, entre las que se incluyen su biocompatibilidad, su biodegradación, su marcada actividad antibacterial, entre otras y además posibilita el desarrollo de materiales en una gran variedad de formas. Es por ello, que el gran reto de este trabajo es el desarrollo de materiales basados en quitosano para la ingeniería tisular, entre los cuales podemos mencionar la formación de mezclas poliméricas de policaprolactona y quitosano, scaffolds implantables de quitosano y el desarrollo de un nuevo modelo de scaffolds inyectables basados en micropartículas entrecruzadas de quitosano. Las mezclas de policaprolactona y quitosano han sido preparadas haciendo uso de la técnica de evaporación de solvente. Se ha estudiado la influencia del componente hidrófilo sobre las propiedades físico-químicas y mecánicas. Por otro lado, se evaluó la respuesta biológica de los materiales en cultivos primarios "in vitro" de condrocitos, llegando a la conclusión de que la hidrofilicidad, en este caso, no está directamente relacionada con la respuesta bi / García Cruz, DM. (2008). Materiales macroporosos biodegradables basados en quitosano para la ingeniería tisular [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/4327

Se sintetizaron nanocompuestos híbridos en bloque de poli(etil metacrilato-co-hidroxietil acrilato) 70/30 wt%/sílice, P(EMA-co-HEA)/SiO2, con distintas proporciones de sílice hasta el 30 wt%. El procedimiento de síntesis consistió en la copolimerización de los monómeros orgánicos durante la polimerización sol-gel simultánea de tetraetoxisilano, TEOS como precursor de sílice. El TEOS se hidroliza eficientemente y condensa dando lugar a sílice, y presenta una distribución homogénea en forma de agregados inconexos de nanopartículas de sílice elementales en los híbridos con bajos contenidos de sílice (<10 wt%) o redes continuas interpenetradas con la red orgánica tras la coalescencia de los agregados de sílice (>10 wt%). La red polimérica orgánica se forma en los poros producidos en el interior de las nanopartículas elementales de sílice, y también en los poros formados entre los agregados de nanopartículas. Los nanohíbridos con contenidos de sílice intermedios (10-20 wt%) exhibieron las propiedades más equilibradas e interesantes: i) refuerzo mecánico de la matriz orgánica conseguida gracias a redes de sílice continuas e interpenetradas, ii) buena capacidad de hinchado debida a la expansión de la red orgánica no impedida todavía por un esqueleto de sílice rígido, y a un número alto de grupos silanol terminales hidrófilos (concentraciones inorgánicas en los alrededores de la coalescencia), y iii) mayor reactividad superficial debido a un contenido relativo bastante elevado de grupos polares silanol terminales disponibles en las superficies. La 'bioactividad' o capacidad de los materiales en bloque de formar hidroxiapatita (HAp) sobre sus superficies fue estudiada in vitro sumergiéndolos en fluido biológico simulado (simulated body fluid, SBF). La formación de la capa de HAp viene controlada por el mecanismo y el tiempo de inducción a la nucleación de la misma, que dependen a su vez de la estructura de la sílice. / Vallés Lluch, A. (2008). P(EMA-co-HEA)/SiO2 hybrid nanocomposites for guided dentin tissue regeneration: structure, characterization and bioactivity [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/3795