Ingeniera Civil Química. Ingeniera Civil en Biotecnología / El continuo y creciente envejecimiento de la población conlleva a una mayor incidencia de enfermedades degenerativas óseas. Para su reparación se necesitan implantes que en un futuro no darán abasto para cubrir estas necesidades. Así, se hacen necesarias nuevas alternativas de reemplazo de injerto como los biomateriales. Entre ellos, el biovidrio 45S5 (BV) ha mostrado excelentes propiedades de biocompatibilidad y biodegradabilidad, mientras que el óxido de grafeno (GO) de proliferación y diferenciación celular. Es así que, se propone elaborar un compósito a base de biovidiro 45S5, evaluando la adición de óxido de grafeno para la bioactividad, capacidad antimicrobiana y viabilidad celular. Se espera obtener un mejor desempeño para el compósito de BV/GO 0.5% dado sus propiedades reportadas en bibliografía. La metodología parte con la elaboración del biovidrio (sol-gel) y la de GO (Marcanos-Terrones), fabricando polvos a razones de 20:0, 20:0.5 y 20:2 para BV:GO respectivamente. Se caracterizó el material con XRD y SEM/EDS, se analizó la bioactividad mediante la formación de una capa de hidroxiapatita (HCA) para los días 1, 7 y 14 en SBF, se evalúo la actividad antimicrobiana sobre gram-positiva y negativa midiendo la cantidad de unidades formadoras de colonia, y la viabilidad celular sobre células madre mesenquimales de pulpa dental humana. En cuanto a la bioactividad, no se pudieron observar los resultados para GO al 2% por la disolución completa de la muestra, mientras que el BV/GO 5% mostró casi el doble de formación de HCA en comparación con BV puro. La actividad antimicrobiana tuvo mejor desempeño para el biovidrio solo en ambas bacterias (~500 UFC), luego los compósitos con GO (~104 UFC), y finalmente el GO solo (No Contable). En viabilidad celular BV/GO 0.5% exhibió un desempeño de 66% de células activas metabólicamente para el séptimo día, mientras que 64% para BV y 61% para BV/GO 2%. Se concluye que el candidato con más potencial para aplicaciones biomédicas es el BV/GO al 0.5%, pues presenta el mejor desempeño en la bioactividad y viabilidad celular, quedando en duda su verdadero potencial para la actividad antimicrobiana por las condiciones del protocolo.

Ingeniero Civil Químico / Los vidrios biocompatibles han sido ampliamente utilizados en el área clínica en variados usos. El uso del método sol-gel, permitió una mayor versatilidad en la síntesis de éstos, otorgó una mayor área superficial y permitió incorporar modificadores que entreguen propiedades adicionales, con por ejemplo, propiedades antibacteriales. Se sintetizaron biomateriales con la técnica sol gel libre de metales, SiO2 CaO P2O5 (BG) e incorporando plata, SiO2 CaO P2O5 Ag2O (AgBG) y cobre, SiO2 CaO P2O5 CuO (CuBG). Además se controló el grado de incorporación de los metales, creando materiales con un 10% y 5% molar de metales: AgBG(2) y AgBG(1), respectivamente para plata, y CuBG(2) y CuBG(1), respectivamente para cobre. Los materiales sintetizados presentaron las proporciones elementales deseadas, son principalmente amorfos y poseen una alta área superficial, de alrededor de 260 [m2/g]. El material demostró ser biocompatible in-vitro, ya que luego de ser sumergido en SBF (Simulated Body Fluid) presentó un desarrollo de una capa de hidroxiapatita en su superficie, lo que, según con lo reportado el la literatura, se correlaciona directamente con la biocompatibilidad. La incorporación de metales en la síntesis, otorgó a los biovidrios una capacidad bactericida contra la cepa de E. coli DH5α y una cepa clínica de S. mutans, que no se presenta en la ausencia de éstos (BG). Ésta capacidad, medida mediante la concentración mínima bactericida (CMB), no presentó diferencia entre el grado de incorporación de los respectivos metales y es mayor en el caso de los AgBG, con una CMB para E. coli: ~3[mg/mL] en 24 h y ~0,4[mg/mL] en 48 h y para S. mutans: ~1,3 [mg/mL] en 48 h, con respecto a los CuBG, con una CMB para E. coli: ~125[mg/mL] en 24 h y ~7,5[mg/mL] en 48 h y para S. mutans: ~7,5[mg/mL] en 48 h. Este resultado depende de la bacteria y del tiempo de exposición del material a la misma, donde esta diferencia tiende a disminuir con un mayor tiempo de exposición, Si bien, la plata presentó mejores propiedades antibacteriales que el cobre, este último presentó una tendencia a alcanzar los niveles bactericidas de la plata, además hay que considerar el hecho que el cobre es aproximadamente diez veces más barato y menos tóxico para los seres humanos que la plata.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Química. Ingeniero Civil Químico / Uno de los mayores desafíos para la ingeniería de tejidos óseos es el desarrollo de estructuras que puedan promover la formación de hueso y estimular la formación de nuevos vasos sanguíneos (angiogénesis). El biovidrio es un material prometedor en el área de regeneración ósea y corresponde a un vidrio cerámico que puede ser dopado con distintos elementos, permitiendo otorgarle nuevas funcionalidades. En particular se destacan los iones metálicos terapéuticos, tales como el cobalto, debido a su capacidad de mejorar la angiogénesis. Esta tesis pretende desarrollar vidrios dopados con cobalto mediante el método sol-gel y estudiar los efectos que tiene la incorporación de este ión en las propiedades finales del material. Se sintetizaron mediante 2 métodos sol-gel distintos vidrios bioactivos ternarios (60SiO2-36CaO-4P2O5 %mol) dopados con 1, 2 y 4%mol de CoO, buscando obtener micro y nanopartículas (método 1 y 2 respectivamente). El área específica, la nanotopografía y el rol del cobalto en la estructura, ya sea como óxido intermediario o modificador de red, de los materiales obtenidos dependen del método de síntesis. Todos presentaron una disminución de la bioactividad al incorporar cobalto, pero las micropartículas presentaron mejores propiedades de liberación de cobalto. Así también, las micropartículas presentaron mejores resultados de viabilidad celular en comparación con las nanopartículas, asociado a las mayores áreas superficiales y mayor liberación de calcio de estas últimas. Por otro lado, todos los materiales presentaron una capacidad alcalinizadora que afectó negativamente tanto a las células SaOS-2 como Ea.HY, durante los ensayos de citocompatibilidad y migración. Se prepararon mediante fundido compósitos de PDLLA con un 10% en peso de vidrios sintetizados por el método 1. Después de 28 días de inmersión en SBF no se observó la formación de apatita mediante SEM o DRX, pero el análisis EDS indica una razón Ca/P relacionada a esta fase mineral. Además, la incorporación de vidrio en una matriz polimérica permitió regular la liberación de iones, mitigando los efectos alcalinizadores. Los compósitos con biovidrios dopados con cobalto presentaron mayores migraciones que el compósito con vidrio ternario, pero faltan estudios de los factores angiogénicos para determinar el efecto terapéutico del cobalto. Los efectos del dopaje con cobalto y la incorporación de estos vidrios en matrices poliméricas descritos en este trabajo proporcionan información importante a la hora de decidir el uso de estos materiales en ingeniería de tejidos y regeneración ósea.