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Nanopartículas de oro administradas en cerebro de rata : biodistribución y efectos sobre tejidoRiquelme Serey, Sebastián Andrés January 2014 (has links)
Magíster en Bioquímica
Área de especialización en Toxicología y Diagnóstico Molecular
y Memoria para optar al Título de Bioquímico / Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento / El uso de las nanopartículas de oro (NpO) ha adquirido importancia en los últimos años en
la industria farmacéutica debido a que se han convertido en una herramienta promisoria
para el diagnóstico y tratamiento de diferentes enfermedades, como aquellas que afectan
al sistema nervioso central (SNC). Poseen características útiles para su empleo en terapias,
como su pequeño tamaño y baja toxicidad. Sin embargo, estudios sobre los efectos de las
NpO administradas in vivo en el cerebro son escasos, debido a su poca capacidad de
atravesar la barrera hematoencefálica (BHE) luego de una administración sistémica. Una
vez que están en el torrente sanguíneo, las NpO pueden ser captadas por el sistema
fagocítico mononuclear (SFM), reduciendo su concentración circulante y por tanto su
llegada al cerebro. A pesar de ello, recientemente se ha reportado un aumento de la
excitabilidad neuronal al administrar NpO directamente a cortes de hipocampo de ratón.
A su vez, se ha descrito que dependiendo de su forma, las NpO pueden interactuar con
células microgliales produciendo diferentes respuestas sobre éstas como activación
astrocítica. Sin embargo, en la actualidad es un desafío seguir las nanopartículas in vivo en
el cerebro para obtener información sobre sus acciones en el tiempo.
Por otra parte, las NpO pueden funcionalizarse con diferentes moléculas adquiriendo
selectividad frente a alguna molécula de interés. Así la conjugación de NpO con el péptido
anfipático CLPFFD, secuencia aminoacídica que reconoce agregados del péptido β-
amiloide característicos de la Enfermedad de Alzheimer, es capaz de unirse a las fibras y
provocar su desagregación posterior a una irradiación electromagnética de baja potencia.
Desafortunadamente, los niveles logrados en el cerebro, posterior a una inyección
intraperitoneal, aún son bajos como para que se constituyan en una herramienta
terapéutica para enfermedades neurodegenerativas asociadas a la formación de
agregados proteicos.
Con el fin de lograr obtener mayor información acerca de cómo se comportan las NpO in
vivo en el cerebro de rata, se utilizó un fluoróforo que permitiera estudiar la distribución de las nanopartículas en un modelo animal en el tiempo, es por ello que en esta tesis se
postuló la siguiente hipótesis "La fluorescencia asociada al péptido CLPFFD conjugado a las
nanopartículas de oro sirve como marcador de localización de éstas al ser inyectadas en
cerebro de rata. La administración aguda del conjugado fluorescente en hipocampo de
rata induce la reactividad astrocítica y muerte celular a nivel tisular".
Para ello se sintetizaron y funcionalizaron NpO con el péptido CLPFFD y el fluoróforo Alexa
750 (NpO-CLPFFD-Alexa 750), que tiene la particularidad de permitir su visualización in
vivo sin causar daño en la rata producto de la irradiación ya que absorbe y emite en la
región del infrarrojo cercano. Con el objeto de obtener información sobre la difusión de
este conjugado tras ser inyectado directamente en el sistema nervioso central de rata
adulta, se determinó si era posible detectar (I) las NpO-CLPFFD-Alexa in vivo a nivel de un
cerebro animal, (II) un cambio de intensidad de la fluorescencia en un período acotado de
tiempo, (III) una correlación de dichos cambios con la variación en los niveles de oro en el
cerebro a las temporalidades estudiadas. Las NpO funcionalizadas con el péptido y el
fluoróforo se inyectaron mediante cirugía estereotáxica a animales machos adultos
anestesiados en las coordenadas correspondientes al hipocampo dorsal y a nivel de los
ventrículos laterales.
Finalmente se determinó si las NpO producen alteraciones a nivel celular. Con el objeto de
poder detectarlas en cortes de cerebro de rata mediante microscopia, las NpO-CLPFFD se
conjugaron con un fluoróforo que emite en la región del UV visible, el Alexa 647. Los
animales fueron inyectados con el conjugado a nivel de la región CA1 hipocampal, y
posteriormente fueron sacrificados a los 10 min o luego de 24 h post inyección. Se
determinó fluorescencia a nivel del hipocampo sólo en aquellos animales que fueron
sacrificados casi inmediatamente tras la inyección de las NpO. En aquellos animales
sacrificados luego de 24 h post-inyección no se detectó señal fluorescente en cortes
coronales anteriores y posteriores del sitio de inyección. Estos resultados podrían
interpretarse como que (I) la molécula fluorescente se desconjugó del péptido de manera
espontánea, (II) la desconjugación ocurrió a través de la acción de enzimas hidrolíticas presentes en sitios aledaños a la inyección, (III) el conjugado fluorescente se eliminó del
cerebro lo que es coincidente con la reducción observada en el contenido de oro en el
cerebro luego de 24 h post inyección del conjugado fluorescente.
Con el propósito de determinar si la inyección de las nanopartículas conjugadas era capaz
de inducir daño tisular, se determinó 24 h post inyección mediante tinción nuclear la
ausencia de núcleos condensados y segmentados característicos de muerte celular por
apoptosis. Paralelamente se determinó la reactividad astrocítica como respuesta a daño
tisular, para ello se evidenció el incremento en la inmunoreactividad de la proteína GFAP
presente en las células gliales, encontrándose una mayor reactividad astrocítica 24 h post
inyección en el área del giro dentado en aquellos animales inyectados con nanopartículas
respecto de los animales controles.
En este estudio se demostró por primera vez de manera ex vivo que las nanopartículas de
oro asociadas a un péptido generan un aumento en la reactividad de la glía, la cual no está
asociada a muerte celular en cerebro animal tras 24 h de una inyección intracraneal
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Preparación y propiedades bioactivas de bionanocompósitos para regeneración ósea basados en biopolímeros y nanopartículas cerámicasCelhay Rodríguez, Isabel January 2014 (has links)
Trabajo de Investigación Requisito para optar al Título de Cirujano Dentista / La hidroxiapatita (HA) y el vidrio bioactivo (BG) son materiales cerámicos
conocidos por sus propiedades bioactivas para inducir la formación de tejido óseo.
Los bionanocompósitos son materiales compuestos por cerámicas bioactivas, en
forma de nanopartículas, y poliméros biodegradables que combinan la bioactividad
de las nanopartículas con las propiedades de soporte del polímero poroso
(andamio), guiando la proliferación celular y el crecimiento del nuevo tejido.
Alginato (ALG) y gelatina (GEL) son biopolímeros que están siendo actualmente
evaluados como materiales para la preparación de anadamios de regeneración.
En este trabajo se presenta la preparación de bionanocompósitos a base de
blendas de ALG-GEL cargadas con nanopartículas de HA y BG, y la evaluación de
sus propiedades bioactivas y estructurales in vitro, para su potencial aplicación en
ingeniería tisular ósea en odontología.
Objetivos: Preparación y caracterización de bionanocompósitos a base de
blendas de ALG-GEL cargadas con nanopartículas biocerámicas, y la evaluación
de sus propiedades bioactivas y estructurales in vitro.
Materiales y Métodos: Se sintetizaron nanopartículas de HA y BG (nHA, nBG)
utilizando la técnica Sol-Gel. Los bionanocompósitos se prepararon a base de
geles de ALG-GEL con un contenido en peso de 25% de nanopartículas. La
porosidad 3D fue producida mediante congelación a -80°C y liofilizado. La
bioactividad se evaluó por la capacidad de inducir apatita tipo ósea en suero
fisiológico simulado (SBF) y su capacidad de adsorción de proteínas. Se realizaron
ensayos de degradación in vitro en medio acuoso hasta 7 días de incubación. Los
bionanocompósitos y la formación de apatita fueron analizados mediante
difracción de rayos-X (DRX), espectroscopia infrarrojo (FTIR-ATR) y microscopia
electrónica de barrido equipada con microanálisis elemental de energía dispersiva
de rayos X (SEM-EDX). Se realizó un ensayo preliminar de proliferación celular
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mediante el ensayo colorimétrico MTS utilizando células madres provenientes de
la pulpa dental.
Resultados y discusión: Los bionanocompósitos presentaron una estructura
porosa interconectada con diferente forma y tamaño (30-280 μm), apropiado para
conducir la formación de nuevo tejido. Los ensayos en SBF y de adsorción de
proteínas demostraron que bionanocompósitos basados en partículas de HA y BG
tienen mejores propiedades bioactivas con respecto al andamio puro. En
particular, los bioanocompósitos con BG presentaron mayor capacidad para
inducir la formación de apatita tipo ósea con respecto a HA, esto se atribuye a la
mayor reactividad de nBG. La tasa de degradación de la blenda ALG-GEL resultó
ser similar a la de andamios compuestos por nanopartículas. Los
bionanocompósitos también permitieron la proliferación de células madre,
sugiriendo que estos materiales no alterarían la viabilidad celular.
Conclusión: Bionanocompósitos de ALG-GEL, cargados con nanopartículas de
cerámicas, presentan propiedades in vitro adecuadas para su potencial uso en
aplicaciones de ingeniería tisular ósea, particularmente aquellos cargados con
nanopartículas de BG.
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Síntesis de materiales bactericidas basados en nanopartículas matálicas y biopolímeros para terapia periodontal odontológicaGonzález Rojas, Juan Pablo January 2013 (has links)
Trabajo de Investigación Requisito para optar al Título de Cirujano Dentista / Las propiedades antimicrobiales de nanopartículas metálicas tales como
plata y cobre, están siendo exploradas en diferentes aplicaciones (ej.
“Nanosilvers”). En este contexto existen potenciales usos odontológicos para estas
propiedades (ej. “Control de Biofilm, enfermedad periodontal, periimplantitis, etc.).
La enfermedad periodontal es una de las patologías infecciosas más prevalentes
en la población. Las complicaciones causadas por la terapia antibiótica y el
limitado control de los actuales sistemas antimicrobiales usados en la enfermedad
periodontal, conlleva a la búsqueda de nuevas formas de tratamiento. Dentro de
este escenario, la terapia localizada usando un sistema de nanopartículas
metálicas con propiedades de liberación controlada, podría constituir una nueva
alternativa para el manejo de la enfermedad periodontal.
El objetivo de este trabajo fue preparar materiales nanocompositos a base
de biopolímeros dopados con nanopartículas de plata (AgNP) y cobre (CuNP), y
evaluar sus propiedades de inhibición de crecimiento bacteriano frente a un
patógeno representativo de la enfermedad periodontal.
Se sintetizaron nanopartículas (NPs) de plata (AgNPs) y cobre (CuNPs)
puras (Ag
0
y Cu
0
) utilizando reactivos biocompatibles como agentes
reductores. Estas partículas se utilizaron para preparar materiales
nanocompositos antibacterianos en la forma de gel es, esponjas y esferas
usando los biopolímeros alginato y quitosano como matrices biodegradables.
Las NPs se caracterizaron mediante espectrometría de absorción molecular
(UV-Vis), microscopía electrónica de transmisión (TEM) y difracción de rayosX
(DRX). La presencia de NPs en los biopolímeros se caracterizo mediante
microscopía SEM acoplado a Energía Dispersiva de rayos-X (EDX) en modo de
retrodispersión de electrones (back-scattering, BS). La actividad antimicrobiana
de los materiales se evaluó frente a la bacteria Aggregatibacter
actinomycetemcomitans (A.a)
Las AgNPs y CuNPs sintetizadas presentaron un tamaño de partícula
en el rango 15-25 nm. Su naturaleza nanométrica fue confirmada mediante la
presencia del plasmón de resonancia superficial a 432 nm y 593 nm,
respectivamente. La incorporación de las nanopartículas (NPs) en las
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correspondientes matrices se logró en los geles, esponjas y esferas. En todos
estos nanocompositos (biopolímeros con NPs) las AgNPs fueron estables en
el tiempo, mientras que las CuNP presentaron variada estabilidad
dependiendo del tipo de matriz.
Los resultados de los ensayos de actividad antimicrobiana mostraron
que todos los nanocompositos presentaron inhibición de crecimiento
bacteriano frente a la bacteria A.a. Se encontró también, que la matriz
controla la liberación de las NPs, regulando su acción y actividad. Entre las
formas de matrices estudiadas, las esferas de biopolímero fueron las que, a
diferencia de las esponjas y geles, permitieron un mayor control de la
liberación de NPs y de la actividad antimicrobiana. Por otro lado, y en
general, los nanocompositos cargados con CuNPs, presentaron mayor
actividad que los cargados con AgNPs. Entre todos los sistemas estudiados
los nanocompositos a base de quitosano presentaron mejor actividad,
demostrando un efecto de potenciación entre las propiedades bactericidas
intrínsecas del biopolímero y las presentadas por las nanopartículas
metálicas.
Se puede concluir que los sistemas de AgNPs y/o CuNPs/biopolímero
presentan propiedades de inhibición bacteriana frente a la bacteria A.a. Por
otra parte, la matriz del biopolímero regula la liberación y consecuentemente
la actividad antimicrobiana en el tiempo. Estos resultados preliminares indican
que estos sistemas podrían presentar potencial para aplicaciones en terapia
periodontal localizada.
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Síntesis de suspensiones de nanopartículas de cobre y quitosano, y evaluación de sus propiedades antimicrobianas frente a Streptococcus mutansTrepiana Fica, Diego Andrés January 2015 (has links)
Trabajo de Investigación Requisito para optar al Título de Cirujano Dentista / INTRODUCCIÓN: En el biofilm dental se encuentran diversas bacterias, de las
cuales Streptococcus mutans (S. mutans) es considerada como una de las de
mayor potencial cariogénico. Existen diversos métodos para el control del biofilm,
entre los que se encuentran los métodos químicos. Estos métodos se basan en el
uso de sustancias antisépticas y/o antibióticas que son utilizados como colutorios
orales y que permiten disminuir o retardar la formación de la placa bacteriana. En
la actualidad no existe un agente químico antimicrobiano ideal. Es por esto que
constantemente se están realizando cambios a los agentes terapéuticos
actualmente conocidos, ya sea mejorando sus propiedades antimicrobianas, sus
propiedades de adhesión (sustantividad) o disminuyendo sus efectos adversos. Es
aquí donde la Nanotecnología y el desarrollo de nanomateriales han adquirido
especial importancia debido a la posibilidad de sintetizar materiales con
propiedades antimicrobianas. Es sabido que nanopartículas de quitosano (QuitNP)
y nanopartículas de cobre (CuNP) presentan propiedades antimicrobianas frente a
diversas bacterias, tanto Gram negativas como Gram positivas. Sin embargo no se
ha probado la efectividad de las CuNP sobre S. mutans. Por otra parte estudios
demuestran que nanopartículas metálicas, como el cobre, soportadas en una
matriz de quitosano, presentarían mejoras en sus propiedades de adhesión. El
objetivo de este trabajo de tesis es la síntesis de nanopatículas de cobre y
quitosano, y evaluar sus propiedades antimicrobianas frente a S. mutans.
MATERIAL Y METODOS: Se sintetizaron CuNP c/a utilizando almidón como
agente reductor y estabilizante, CuNP s/a sin utilizar almidón, QuitNP y una
nanopartícula hibrida (CuNP/QuitNP). Para esto se usaron reactivos
biocompatibles, que permitieron la reducción a nanopartículas metálicas, y la
gelificación iónica de nanopartículas poliméricas. Las muestras fueron
caracterizadas mediante espectrofotometría de absorción molecular, microscopia
electrónica de barrido (SEM), difracción de rayos X (DRX), espectroscopia
infrarroja de reflectancia total atenuada (FTIR-ART) y análisis termogravimétricos
(TGA). Se realizaron ensayos de actividad bactericida, para lo cual se determinó la
concentración inhibitoria mínima (CIM) utilizando el método de incubación de
medio de cultivo líquido, y la concentración bactericida mínima (CBM) realizando
el recuento de unidades formadoras de colonias (UFC) en placas de agar BHI,
para las nanopartículas sintetizadas. Además se realizaron pruebas de actividad
bactericida sobre un biofilm formado en superficies dentarias. Para esto se
utilizaron fragmentos de terceros molares, con un biofilm formado, los que fueron
tratados con distintas soluciones antimicrobianas y suspensiones de
nanopartículas.
RESULTADOS: Utilizando el concepto de “química verde”, se sintetizaron y
caracterizaron las partículas de carácter nanométrico; CuNP c/a, QuitNP y
CuNP/QuitNP. Por otro lado, las partículas CuNP s/a presentaron dimensiones
micrométricas. En los ensayos de actividad bactericida, las CuNP c/a fueron las
que presentaron la menor CIM (20 µg/ml) y CBM (30 µg/ml) en comparación a las
otras suspensiones. En los ensayos sobre un biofilm formado sobre una superficie
dentaria, aquellas nanopartículas que tenían quitosano como parte de su
composición fueron las que presentaron mejores resultados, siendo la
nanopartícula hibrida (CuNP/QuitNP), que al probarla frente a S. mutans, se
obtuvo el menor recuento de UFC.
CONCLUSIÓN: El método estudiado en este trabajo, utilizando reactivos
biocompatibles permitió la formación de nanopartículas de cobre y quitosano de
manera satisfactoria y con características compatibles para futuros estudios en
control de biofilm. La incorporación de CuNP c/a durante el proceso de formación
de las QuitNP, permitió la síntesis de una nanopartícula hibrida cobre-quitosano
(CuNP/QuitNP). Tanto las nanopartículas de cobre, de quitosano y sus
combinaciones presentaron actividad antimicrobiana frente al patógeno
Streptococcus mutans. Por otra parte, todas las suspensiones de nanopartículas
presentaron un efecto antibacteriano al tratar un biofilm de S. mutans previamente
formado sobre una superficie dental.
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Síntesis de nanocerámicas bioactivas para regeneración ósea y el efecto de la nanoestructura en sus propiedades in vitroArroyo Ibacache, Fabiola January 2014 (has links)
Trabajo de Investigacion Requisito para optar al grado de Cirujano Dentista / Introducción: La reconstrucción de defectos del complejo
craneomaxilofacial es un actual desafío clínico en odontología. Actualmente se
requieren sistemas y terapias clínicas más eficientes para lograr la
regeneración de tejido óseo; especialmente en aplicaciones de cirugía
maxilofacial, implantología y periodoncia. El desarrollo de la nanotecnología en
conjunto con la ingeniería de tejidos ofrece innovadoras soluciones, mediante
el estudio, diseño y uso de nanopartículas cerámicas bioactivas. Sin embargo,
actualmente se requiere conocer de qué forma las diferentes características
estructurales a nano escala de estos biomateriales afectan sus propiedades
bioactivas. En este trabajo se sintetizan nanobiomateriales cerámicos con
propiedades potenciales para regeneración ósea, nanopartículas de
hidroxiapatita (n-HA), nanopartículas de vidrio bioactivo (n-BG) y vidrio
bioactivo mesoporoso (MBG) y se estudia el efecto de su características
estructurales sobre sus propiedades de bioactividad in vitro.
Objetivos: Sintetizar materiales cerámicos bioactivos (n-HA, n-BG y
MBG) con diferente nanoestructura (tamaño de partícula y nanoporosidad) y
naturaleza química y evaluar sus propiedades osteogénicas in vitro.
Metodología: Se sintetizaron partículas de n-HA, n-BG y MBG utilizando
la técnica de síntesis sol-gel. Estos materiales fueron caracterizados por medio
de difracción de rayos-X (DRX), microscopía electrónica de transmisión (TEM),
espectroscopía de infrarrojo (FTIR-ATR), y mediciones de área superficial y
tamaño de nanoporos por sortometría de N2.
La bioactividad in vitro se evaluó mediante la capacidad para inducir la
formación de apatita tipo ósea en fluido fisiológico simulado (SBF) a 36.5°C;
analizado mediante microscopía electrónica de barrido (SEM-EDX) y DRX. Se
evaluó preliminarmente la capacidad de adsorción de proteínas, de
citocompatibilidad y diferenciación osteogénica de células madres dentales.
Resultados y discusión: Las partículas n-HA y n-BG presentaron
tamaño nanométrico (40 nm, 70 nm), con áreas superficiales entre 66 y 76
m2/g, mientras que MBG un tamaño micrométrico (2 μm) pero con una
nanoestructura interna altamente ordenada, compuesta de poros de 4 nm y un
área superficial de 480 m2/g.
Todas las partículas presentaron capacidad para inducir formación de
apatita en SBF, para adsorber proteínas extracelulares, así como de
diferenciación celular osteogénica, siendo estas propiedades mayores para
la partícula de n-BG. Estos resultados se explican, debido a que el tamaño de
partícula parece ser la propiedad más determinante en el comportamiento
bioactivo (n-BG), en comparación con la nanoestructura porosa interna (MBG).
La formación de apatita parece estar determinada por la superficie externa más
que por la superficie interna que produce la nanoporosidad. Por otra parte, los
biomateriales de vidrio bioactivo (n-BG y MBG) resultan más bioactivos que la
hidroxiapatita (n-HA), como consecuencia de su estructura amorfa, mayor
producción de productos de iónicos de disolución, y por lo tanto reactividad en
condiciones fisiológicas.
Conclusión: El tipo de nanoestructura afecta las propiedades de
bioactividad osteogénica de los biomateriales cerámicos. Un tamaño
nanométrico de partícula (n-BG) parece ser más favorable que una
nanoestructura porosa interna (MBG) para acelerar la formación de apatita tipo
ósea y estimular la diferenciación osteogénica de células madres in vitro. Las
propiedades demostradas en estas bionanocerámicas parecen ser promisorias
en el campo de regeneración ósea.
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Preparación de adhesivos de resina modificado con nanopartículas de cobre y evaluación de sus propiedades antimicrobianas frente a Streptococcus mutansSoler Guerra, Carlos January 2015 (has links)
Trabajo de Investigación Requisito para optar al Título de Cirujano Dentista / Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento / INTRODUCCIÓN: Las resinas compuestas dentales se están utilizando cada vez
más como materiales de restauración. Sin embargo, un inconveniente importante
de las resinas compuestas es que tienden a acumular más biofilm y placa
bacteriana que otros materiales de restauración. La caries adyacente a
restauración es aquella que se detecta en los márgenes de una restauración
existente, y es la razón más frecuente para reemplazar restauraciones. Diversos
estudios muestran que Streptococcus mutans es la principal bacteria aislada de
placa dental y con mayor potencial cariógenico. La incorporación de agentes
antibacterianos en los materiales dentales puede inhibir la caries adyacente a
restauración in vitro y reducir la formación de biofilm. A pesar de que existen
diversas publicaciones científicas que demuestran las propiedades bactericidas de
las nanopartículas de cobre (CuNP), su evaluación en adhesivos dentales ha sido
poco explorada.
MATERIAL Y METODOS: Se incorporaron CuNP a un adhesivo comercial (“Prime
& Bond 2.1” Dentsply®). Se prepararon piezas cortadas de terceros molares con
los adhesivos modificados y la versión comercial. El adhesivo modificado con
CuNP se caracterizó mediante espectroscopia infrarroja de reflectancia total
atenuada (FTIR-ART) y microscopia electrónica de barrido (SEM). La actividad
antibacteriana se evaluó cuantificando formación de biofilm de Streptococcus
mutans a través de tinción con cristal violeta, y por medio de recuento bacteriano.
La liberación de cobre desde el adhesivo modificado con CuNP se evaluó en
saliva artificial.
RESULTADOS: Mediante la caracterización de las muestras se identificaron las
CuNP incorporadas en el adhesivo y se comprobó que la estructura química del
adhesivo no es alterada. En los ensayos de actividad antibacteriana, los adhesivos
modificados con CuNP presentaron menor cantidad de biofilm y menor recuento
bacteriano comparado con el control (98-99 % de inhibición de crecimiento
bacteriano). Se comprobó que el adhesivo modificado presenta liberación de cobre
al medio, lo cual podría explicar en parte su actividad antibacteriana.
CONCLUSIÓN: El sistema adhesivo modificado con CuNP posee una marcada
actividad antimicrobiana frente a Streptococcus mutans, afectando su adherencia
y viabilidad. Este nuevo material modificado con CuNP podría ser una promisoria
alternativa para la prevención de caries adyacentes a restauraciones.
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Optimización de la preparación de andamios bionanocompósitos para regeneración ósea basados en biopolímeros y nanopartículas biocerámicasCádiz Poblete, Monserrat January 2016 (has links)
Trabajo de Investigación Requisito para optar al Título de Cirujano Dentista / Actualmente se requiere el desarrollo de nuevas terapias para reparar tejido óseo.
La ingeniería de tejidos es una disciplina que combina un (andamio) o matriz
polimérica, células y señales bioactivas para lograr regenerar un tejido.
Los bionanocompósitos son materiales compuestos por partículas biocerámicas
nanométricas incorporadas a un andamio polimérico, que combina las
propiedades de sorporte del andamio con la capacidad osteoconductiva de las
nanobiocerámicas. En este trabajo se presenta la preparación de andamios
bionanocompósitos a base de una matriz biocompatible de quitosano y gelatina
con nanopartículas incorporadas de hidroxiapatita (nHA), de vidrio bioactivo (nBG),
vidrio bioactivo mesoporoso (MBG) y nanoesferas de vidrio bioactivo nanomesoporoso
(n-MBG). Se evaluaron las propiedades estructurales, físicas,
químicas y la capacidad bioactiva para la formación de apatita de los
bionanocompósitos para su potencial aplicación en ingeniería de tejidos (óseo).
Objetivos: Preparar andamios bionanocompósitos a base de quitosano/gelatina y
nanopartículas biocerámicas y evaluar su bioactividad in vitro.
Materiales y Métodos: Se sintetizaron biocerámicas de HA y BG (nHA, MBG,
nBG y n-MBG) utilizando la técnica Sol-Gel. Se prepararon bionanocompósitos
con un contenido de 5% y 25% de partícula. Los materiales fueron caracterizados
mediante difracción de rayos-X (DRX), espectroscopia infrarrojo (FTIR-ATR) y
microscopía electrónica de barrido equipada con microanálisis elemental de
energía dispersiva de rayos X (SEM-EDX). Se evaluó su tasa de degradación in
vitro y sus propiedades mecánicas en modo compresión. La bioactividad de los
bionanocompósitos fue evaluada mediante la capacidad de los bionanocompósitos
de inducir apatita tipo ósea en suero fisiológico simulado (SBF). La formación de
apatita fue analizada con DRX, FTIR-ATR y SEM. La citocompatibilidad celular fue
evaluada preliminarmente mediante el test Alamar Blue utilizando células tipo
fibroblastos.
Resultados y discusión: Los bionanocompósitos presentaron diferente porosidad
de acuerdo al tipo de nanopartícula y apropiado para conducir la formación de
nuevo tejido, destacándose aquellos con nBG por su porosidad más homogénea e
interconectada. Las propiedades mecánicas y tasa de degradación in vitro de los
biopolímeros no fueron alteradas con la incorporación de nanopartículas
biocerámicas. Los ensayos en SBF demostraron que bionanocompósitos nBG y nMBG
tienen mejores propiedades bioactivas y el mayor contenido de partícula
promueve una mayor y más rápida formación de apatita tipo ósea in vitro.
Adicionalmente, los bionanocompósitos de nBG no alteraron la citocompatibilidad.
Conclusión: Los materiales bionanocompósitos optimizados presentan
adecuadas propiedades bioactivas y estructurales para el estudio de terapias de
regeneración ósea, basadas en ingeniería de tejidos. / Adscrito a Proyecto FONDECYT 1130342
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Evaluación de la actividad antibacteriana in vitro de nanopartículas de cobre frente a Enterococcus faecalisGalleguillos Morales, Catalina Andrea January 2016 (has links)
Trabajo de Investigación Requisito para optar al Título de Cirujano Dentista / “Evaluación de la actividad antibacteriana in vitro de nanopartículas de cobre frente a
Enterococcus faecalis”
Introducción
La patología pulpar y periapical se origina de una infección bacteriana que invade
el sistema de canales radiculares, dando una respuesta inmunoinflamatoria en el
hospedero, la que posteriormente se traduce en la destrucción de los tejidos
perirradiculares.
Existen microorganismos que son capaces de resistir los procedimientos
endodónticos, identificándose dentro de éstos a Enterococcus faecalis,
responsable de fracasos de tratamiento y patología endodóntica persistente.
Por esta razón, existe la medicación intracanal, la cual pretende eliminar
microorganismos remanentes, dejando un agente antimicrobiano entre sesiones
clínicas. En la actualidad, el medicamento más efectivo y comúnmente usado, es el
hidróxido de calcio. Sin embargo, se ha observado que esta bacteria, en algunos
casos, no es susceptible a su acción antimicrobiana.
Las nanopartículas metálicas, como las de cobre, aparecen como una nueva
alternativa de antimicrobianos, cuyo efecto ya ha sido demostrado contra algunos
microorganismos orales, tales como Aggregatibacter actinomycetemcomitans,
Candida albicans y Streptococcus mutans. Sin embargo, no existen referencias de
estudios frente a patógenos endodónticos. En el presente proyecto, se propone
estudiar la actividad antibacteriana de las nanopartículas de cobre frente a
Enterococcus faecalis.
Materiales y métodos
Se determinó la concentración mínima inhibitoria y concentración mínima
bactericida de nanopartículas de cobre frente a Enterococcus faecalis, a partir del
método de macrodilución.
Para evaluar la efectividad antimicrobiana intracanal, se contaminaron especímenes
de dientes con Enterococcus faecalis y se procedió a medicar el canal radicular con
nanopartículas de cobre a distintas concentraciones. Además, se utilizó como
control un grupo con hidróxido de calcio y un tercer grupo sin medicamento.
Dicha medicación se dejó por 1 y 7 días; posteriormente, se sembró y realizó
recuento de unidades formadoras de colonias.
Resultados
Las nanopartículas de cobre presentaron acción antimicrobiana frente a
Enterococcus faecalis in vitro, con valores de concentración mínima inhibitoria y
concentración mínima bactericida de 150 ppm y 225 ppm, respectivamente. Al ser
utilizadas como medicación intracanal en un modelo in vitro, su efecto
antimicrobiano a 150 ppm y 300 ppm fue equivalente a la acción de Ultracal XS®.
Observaciones mediante microscopía electrónica de barrido, demostraron que las
nanopartículas de cobre, además de tener un efecto bactericida, remueven
bacterias de la superficie radicular y alteran su morfología.
Conclusiones
Mediante la determinación de los valores de concentración mínima inhibitoria y
concentración mínima bactericida, se comprobó la hipótesis de que las
nanopartículas de cobre presentan actividad antimicrobiana frente a la bacteria
endodóntica Enterococcus faecalis. Al utilizar las nanopartículas de cobre como
medicación en un modelo intracanal presentan una acción antimicrobiana
equivalente a la presentada por Ultracal XS®. El Análisis por microscopía
electrónica de barrido y microanálisis elemental por energía dispersiva de rayos x
sugiere que además del mecanismo bactericida de las nanopartículas de cobre,
tendrían una acción antimicrobiana removiendo el biofilm desde el sistema de
canales radiculares mediante un efecto anti-fouling. Las actividad antimicrobiana
presentada por las nanopartículas de cobre frente a Enterococcus faecalis sugiere
que podría ser evaluada en el futuro como alternativa de agente antimicrobiano en
procedimientos endodónticos. / Adscrito a Proyecto PRI-ODO 15-004.
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Cálculo del aumento de resistividad inducido por colisión electrón-borde de grano usando un formalismo cuánticoArenas Andrade, Claudio Fernando January 2015 (has links)
Doctor en Ciencias, Mención Física / En el presente trabajo se calcula la resistividad eléctrica de una muestra metálica, bajos los efectos combinados de dispersión de electrones por impurezas distribuidas, bordes de grano aleatoriamente distribuidos y una superficie rugosa en el caso de una película delgada, usando una teoría cuántica basada en el formalismo de Kubo. Los bordes de grano son representados por un arreglo periódico unidimensional de funciones tipo delta de Dirac separadas por una distancia d, dando lugar a un potencial de Kronig-Penney (KP); se usaron para esto funciones de Green obtenidas de las funciones de onda de los electrones que son soluciones del potencial de KP. Se aplica esta nueva teoría para analizar la resistividad de muestras S1, S2, S7 y S8 reportadas en Appl. Surf. Science 273, 315 (2013). Se encuentra que a pesar de que ambas teorías - la clásica y la cuántica - proveen una descripción apropiada de los datos de resistividad, el fenómeno que da lugar al aumento de resistividad por sobre la de la muestra masiva cristalina es notablemente diferente. Clásicamente cada borde de grano contribuye a la resistencia eléctrica por medio de la reflexión de una cierta fracción de lo electrones incidentes. En la descripción cuántica, hay estados (en las bandas permitidas de KP) que transmiten los electrones sin obstáculos y sin reflexión mientras que los electrones que ocupan las bandas prohibidas de KP están localizados. Para muestras de granos columnares donde d > ℓ (en donde ℓ es el camino libre medio de la muestra masiva), la teoría clásica requiere una reflectividad R = 0,22−0,28 para explicar los datos disponibles. Esto en contraste con la descripción cuántica, donde la mayor parte del aumento de resistividad por sobre la muestra masiva se atribuye a la disminución de estados en la esfera de Fermi que son permitidos por las bandas del potencial KP; consecuentemente, la reflectividad requerida en este caso por el modelo cuántico es un orden de magnitud menor. Por otro lado cuando las muestras están constituídas por granos en los cuales d < ℓ, el aumento de resistividad está dado principalmente por la localización de Anderson inducida por la dispersión de los electrones por sucesivos bordes de grano desordenados caracterizados por una longitud de localización del orden de 110 nm, y una reflectividad de borde de grano R = 0,1013−0,1130 requerido por la teoría cuántica, que resulta ser aproximadamente cuatro veces menor que la reflectividad requerida por la teoría clásica.
El presente trabajo dio origen al artículo que se puede encontrar en Applied Surface Science 329, 184 (2015).
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Obtención de Nanopartículas y Nanoordenamientos Metálicos Empleando la Química de los Compuestos de InclusiónRodríguez Llamazares, Saddys María January 2007 (has links)
La química supramolecular, enfocada a los fenómenos de reconocimiento molecular
que ocurren en los compuestos de inclusión monomoleculares como es el caso de αciclodextrina
y polimoleculares como en la tiourea, se ha empleado en esta tesis
como herramienta para obtener nanopartículas metálicas estables y nanoestructuras
químicas cristalinas, donde están presentes las nanopartículas metálicas y los
compuestos de inclusión.
Se han sintetizado nanopartículas metálicas de níquel /óxidos de níquel a través del
desplazamiento de ligantes de un complejo organométalico cerovalente de níquel,
bis(1,5-ciclooctadieno)-Ni(0). El desplazamiento se produce por la afinidad y
capacidad del ligante saliente de formar compuestos de inclusión con las matrices de
tiourea presentes en la solución. Las nanopartículas así obtenidas se han estabilizado
con un péptido anfipático funcionalizado con una cisteína, H2N-Cys-Leu-Pro-PhePhe-Asp-NH2.
Este péptido es capaz de controlar la forma y el tamaño de las
nanopartículas de níquel. Estas nanopartículas poseen propiedades magnéticas, son
estables en medio acuoso y tienen bajo grado de toxicidad comparado con el de otras
nanopartículas de níquel reportadas. La preparación de nanopartículas
paramagnéticas de níquel/óxido de níquel estables abren las puertas al estudio de
nanomateriales con aplicaciones biomédicas, por ejemplo, la liberación de drogas y
en la terapia hipotérmica para tratar la enfermedad del Alzheimer.
Con esta investigación se ha podido conjugar, las potencialidades de este péptido en
el tratamiento de la enfermedad del Alzheimer y las propiedades magnéticas de las
nanopartículas de níquel.
Además, se han obtenido nanoestructuras químicas cristalinas de nanopartículas de
oro y plata sobre caras preferenciales de compuestos de inclusión de α-ciclodextrina
con huéspedes surfactantes. Las nanoestructuras soportes se construyeron con la
matriz y los huéspedes que se incluyen periódicamente en la estructura cristalina.
Estos huéspedes, además de ser un pilar imprescindible en la obtención de la estructura supramolecular, tienen la función de estabilizar y acomodar
ordenadamente las nanopartículas metálicas.
Se sintetizaron y caracterizaron los siguientes compuestos de inclusión: α-CD/1-
octanotiol (3:2), α-CD/1-decanotiol (2:1), α-CD/1-dodecanotiol (2:1), α-CD/1-
hexadecanotiol (2:1), α-CD/ácido octanoico (3:2), α-CD/ácido decanoico (2:1), αCD/ácido
laúrico (2:1), α-CD/ácido myrístico (2:1), α-CD/ácido palmítico (2.3:1),
α-CD/ácido esteárico (3:1), α-CD/1-octilamina (3:2), α-CD/1-decilamina (2:1), αCD/1-dodecilamina
(2:1), α-CD/1-hexadecilamina (2.3:2) y α-CD/1-octadecilamina
(3:1). Los compuestos sintetizados se caracterizaron por presentar estructuras tipo
canal, apilándose las moléculas de α-CD unas con otras formando canales infinitos
dentro de los cuales se albergan los huéspedes. La estabilidad térmica de estos
compuestos es función del grupo funcional y del número de grupos -CH2- del
huésped. Los compuestos de inclusión α-CD/ácido octanoico, α-CD/ácido
decanoico y α-CD/1-octilamina se pudieron caracterizar además, por difracción de
rayos X de monocristal. El complejo α-CD/ácido decanoico presentó una estructura
triclínica con grupo espacial P1, encontrándose el huésped totalmente encapsulado en
el dímero de la α-ciclodextrina. Los complejos de α-CD/ácido octanoico y α-CD/1-
octilamina presentaron estructura hexagonal con grupo espacial R32. El complejo αCD/ácido
octanoico presenta dos tipos de dímeros de α-CD, en uno de ellos el ácido
octanoico se encuentra completamente dentro del dímero y en el otro, el ácido
octanoico se acomoda en una sola molécula de α-CD, quedando el grupo carboxílico
completamente fuera de la cavidad de la α-CD.
Se obtuvieron ordenamientos de las nanopartículas de oro y plata sobre las caras
preferenciales {00l} de los cristales de α-CD/1-octanotiol y α-CD/ácido octanoico,
respectivamente. La inmovilización de las nanopartículas se produce por el desplazamiento
parcial de la capa estabilizadora que originalmente les acompaña por grupos -SH, para el
caso de las nanopartículas de oro, y grupos -COO¯
, para las nanopartículas de plata. Estos
grupos funcionales de los huéspedes se localizan a la entrada de la cavidad de los complejos
de α-CD, esto acontece solamente cuando la cadena alquílica del huésped presenta 7 grupos
-CH2-.
Esta investigación constituye una contribución al ámbito de la química
supramolecular y nanoquímica, las cuales son fundamentales para el desarrollo de
aplicaciones biológicas electrónicas u otras
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