La medicina regenerativa és una disciplina que ha guanyat reconeixement en les últimes dècades pel fet que moltes malalties no són tractables amb fàrmacs convencionals. Molts grups de recerca i empreses inverteixen temps i diners en la producció de nous paradigmes per curar malalties com el Parkinson, l'artrosi o la regeneració de medul·la espinal. Aquestes propostes es basen en l'ús de teixits biomimètics per reparar òrgans danyats. En aquesta tesi es presenta un nou model experimental per estudiar la formació d'os i cartílag i eventualment la reparació d'aquests teixits. Hem utilitzat Fibroblasts Embriònics de Ratolí (MEFs) combinats amb diferents materials biomimètics per estudiar os i cartílag in vitro i in vivo. Aquests MEFs es van cultivar in vitro i in vivo en RAD16-I, un pèptid auto-ensamblable amb estructura similar a matrius extracel·lulars genèriques, amb l'objectiu d'estudiar l'evolució dels fibroblasts en aquestes dues condicions. També s'han recobert superficialment micropartícules de hidroxiapatita obtenint càrregues inorgàniques similars a l'os i biològicament actives per a utilitzar-les com a substituts d'os o cartílag. Amb la idea de millorar els recobriments superficials, hem desenvolupat una plataforma que permet dur a terme proves combinatòries amb factors de creixement i altres compostos biològicament actius. Cultius in vitro de MEFs han mostrat que quan fibroblasts embrionaris primaris de ratolí es cultiven en RAD16-I, estableixen una xarxa intercel·lular que causa una contracció cel·lular organitzada, proliferació i migració cel·lulars i culmina amb la formació d'una estructura bilateral i simètrica amb un eix central distingible. Durant aquest procés morfològic, augmenta l'expressió d'un grup de gens mesodèrmics (brachyury, Sox9, Sox5, Sox6, Runx2). L'expressió de brachyury està localitzada primer en l'eix de simetria central i després s'extén als dos costats de l'estructura. Per acabar, la formació espontània d'un teixit similar al del cartílag acompanya l'expressió de Sox9 i Runx2.L'estudi in vivo de MEFs es va fer gràcies a la tècnica de presa d'imatges no invasiva basada en bioluminiscència (BLI) que ha desenvolupat en el grup de recerca del dr. Jerónimo Blanco. Aquests experiments han mostrat que el RAD16-I és una matriu molt permissiva per a la supervivència i proliferació cel·lulars in vivo. A més, sembla que les pobres propietats mecàniques que té el RAD16-I no li suposen cap desavantatge en termes de creixement cel·lular in vivo. Finalment, hem desenvolupat diferents tipus de micropartícules de hidroxiapatita (HA) no recobertes, i recobertes mitjançant polimerització assistida per plasma. Els recobriments permeten afinar les propietats de la HA i produir partícules que satisfacin les necessitats de diferents aplicacions mèdiques en reparació d'os i cartílag. També hem desenvolupat un mètode per produir plataformes basades en plaques de 96 pous que permetin fer proves combinatòries amb compostos biològicament actius per vàries aplicacions en medicina regenerativa. En conclusió, hem aportat noves idees i eines que permetran trobar teixits regeneratius basats en l'ús de fibroblasts i materials biomimètics. / La medicina regenerativa es una disciplina que ha ganado reconocimiento en las últimas décadas porque muchas enfermedades no son tratables con fármacos convencionales. Muchos grupos de investigación y empresas invierten tiempo y dinero en la producción de nuevos paradigmas para curar enfermedades como el Parkinson, la artrosis o la regeneración de médula espinal. Estas propuestas se basan en el uso de tejidos biomiméticos para reparar órganos dañados. En esta tesis se presenta un nuevo modelo experimental para estudiar la formación de hueso y cartílago y tal vez la reparación de estos tejidos. Hemos utilizado Fibroblastos Embrionarios de Ratón (MEFs) combinados con diferentes materiales biomiméticos para estudiar hueso y cartílago in vitro e in vivo. Estos MEFs se cultivaron in vitro e in vivo en RAD16-I, un péptido auto-ensamblable con estructura similar a matrices extracelulares genéricas, con el objetivo de estudiar la evolución de los fibroblastos en estas dos condiciones. También se han recubierto superficialmente micropartículas de hidroxiapatita obteniendo cargas inorgánicas similares al hueso y biológicamente activas para utilizarlas como sustitutos de hueso o cartílago. Con la idea de mejorar los recubrimientos superficiales, hemos desarrollado una plataforma que permite llevar a cabo pruebas combinatorias con factores de crecimiento y otros compuestos biológicamente activos. Cultivos in vitro de MEFs han mostrado que cuando fibroblastos embrionarios primarios de ratón se cultivan en RAD16-I, establecen una red intercelular que causa una contracción celular organizada, proliferación y migración celulares y culmina con la formación de una estructura bilateral y simétrica con un eje central distinguible. Durante este proceso morfológico, aumenta la expresión de un grupo de genes mesodérmicos (brachyury, Sox9, Sox5, Sox6, Runx2). La expresión de brachyury está localizada primero en el eje de simetría central y después se extiende a los dos lados de la estructura. Para terminar, la formación espontánea de un tejido similar al del cartílago acompaña a la expresión de Sox9 y Runx2.El estudio in vivo de MEFs se hizo gracias a la técnica de toma de imágenes no invasiva basada en bioluminiscencia (BLI) que han desarrollado en el grupo de investigación del dr. Jerónimo Blanco. Estos experimentos han mostrado que el RAD16-I es una matriz muy permisiva para a la supervivencia y proliferación celulares in vivo. Además, parece que las pobres propiedades mecánicas que tiene el RAD16-I no le suponen ninguna desventaja en términos de crecimiento celular in vivo. Finalmente, hemos desarrollado diferentes tipos de micropartículas de hidroxiapatita (HA) no recubiertas, y recubiertas mediante polimerización asistida por plasma. Los recubrimientos permiten afinar las propiedades de la HA y producir partículas que satisfagan las necesidades de diferentes aplicaciones médicas en reparación de hueso y cartílago. También hemos desarrollado un método para producir plataformas basadas en placas de 96 pozos que permitan hacer pruebas combinatorias con compuestos biológicamente activos para varias aplicaciones en medicina regenerativa. En conclusión, hemos aportado nuevas ideas y herramientas que permitirán hallar tejidos regenerativos basados en el uso de fibroblastos y materiales biomiméticos. / Regenerative medicine is a discipline that has gained recognition in the last decades because many diseases are not treatable with traditional drugs. Many research groups and companies invest time and money in the production of new paradigms to cure conditions such as Parkinson's, arthrosis or spinal cord injuries. These approaches are based in the use of biomimetic tissues to replace damaged organs. In this work we present a new experimental model to study the formation of bone and cartilage and eventually to repair these tissues. We have used Mouse Embryonic Fibroblasts (MEFs) combined with different biomimetic materials to study bone and cartilage formation in vitro and in vivo. MEFs have been cultured in vitro and in vivo in RAD16-I, a synthetic self-assembling peptide with structure similar to generic extracellular matrix milieu, to study the evolution of these fibroblasts in both conditions. Also, hydroxyapatite microparticles have been surface coated to produce biologically active bone-like inorganic charges for use in cartilage or bone substitutes. In order to improve the particles' coatings, we have developed a platform that allows us to perform combinatorial testing of growth factors and other biologically active compounds. In vitro cultures of MEFs has shown that when primary mouse embryonic fibroblasts are cultured in a soft nanofiber scaffold, they establish a cellular network that causes an organized cell contraction, proliferation, and migration that ends in the formation of a symmetrically bilateral structure with a distinct central axis. A subset of mesodermal genes (brachyury, Sox9, Sox5, Sox6, Runx2) is upregulated during this morphogenetic process. The expression of brachyury was localized first at the central axis, extending then to both sides of the structure. The spontaneous formation of cartilage-like tissue mainly at the paraxial zone followed the expression of Sox9 and Runx2.In vivo study of MEFs was facilitated by a non-invasive bioluminescence imaging (BLI) technique to detect luciferase-expressing cells, developed by Dr. Blanco's research group. These experiments showed that RAD16-I is a very permissive scaffold for cell survival and proliferation in vivo. Furthermore, it seems that the poor mechanical properties of RAD16-I are no disadvantage in terms of cell growth in vivo.Finally, we have developed different types of coated and uncoated hydroxyapatite (HA) microparticles by plasma polymerization. The coatings permit to tune the properties of HA and produce particles that suit the needs of different medical applications in bone and cartilage repair. Moreover, we have developed a method to produce platforms based on 96-well plates that allow the combinatorial testing of biologically active compounds for various applications in regenerative medicine. In conclusion, we have supplied new insights and tools that will enhance the finding of new regenerative tissues based on fibroblasts and biomimetic materials.

[ES] La tecnología de microencapsulación se ha utilizado en áreas como farmacología, medicina, ingeniería y diseño. Centrado en el área de la ingeniería, más específicamente, la selección de materiales y el desarrollo de productos, el carácter simbólico, perceptivo y funcional se puede combinar para el diseño de productos innovadores. Mediante la tecnología de microencapsulación se combinan una amplia gama de materiales de núcleo y membrana, más específicamente en la área textil, la aplicación de microcápsulas puede proporcionar el desarrollo de tejidos y materiales funcionales con propiedades específicas. En este contexto, este trabajo se propone verificar las condiciones y analizar la síntesis de microcápsulas de aceite esencial de naranja (Citrus sinensis) y estudiar su comportamiento cuando se aplica a tejidos de algodón. Para la síntesis de microcápsulas de membrana polimérica de melamina-formaldehído con núcleo de aceite esencial de naranja (Citrus sinensis) se utilizó el método de polimerización in situ. El aceite esencial de naranja se caracterizó por cromatografía de gases, espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier, termogravimetría, las microcápsulas sintetizadas se caracterizaron por espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier, termogravimetría, microscopía electrónica de barrido y haz de iones enfocado. Las microcápsulas poliméricas con núcleo de aceite esencial de naranja sintetizadas se aplicaron al tejido algodón mediante tres métodos diferentes (impregnación, pulverización y estampación). Después de la aplicación sobre el tejido de algodón, se realizón prueba de frote, pruebas de lavado y prueba de actividad antibacteriana en laboratorio para estudiar el comportamiento de las microcápsulas sobre el sustrato. La caracterización de las muestras de tejido con las microcápsulas aplicadas, antes y después de las pruebas de durabilidad, se realizó mediante microscopía electrónica de barrido y espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier. Al finalizar se sistematizaron los procedimientos, condiciones y parámetros para la polimerización in situ así como la aplicación de microcápsulas poliméricas con núcleo de aceite esencial de naranja (Citrus sinensis) en tejido 100 % algodón, avanzando en el estudio de la selección de materiales para aplicación en textiles que se puede utilizar para el desarrollo de productos innovadores. Los resultados mostraron que se produjo la microencapsulación del aceite esencial de naranja volátil y que las microcápsulas aplicadas al tejido de algodón presentan actividad antibacteriana y resistien quince ciclos de lavado utilizando la norma ISO 105 C06: 2010. / [CA] La tecnologia de la microencaspulació s'utilitza en àrees com farmacologia, medicina, enginyeria i disseny. Centrat en l'àrea de l'enginyeria específicament, la selecció dels materials i el desenvolupament de productes de caràcter simbólic, perceptiu i funcional es pot combinar per al disseny de productes innovadors. Mitjançant la tecnologia de la microencapsulació es combinen una àmplia gamma de materials de nucli i membrana, més específicament en l'àrea tèxtil, l'aplicació de microcàpsules pot proporcionar el desenvolupament de teixits i materials funcionals amb propietats específiques. En aquest context, aquest treball es proposa verificar les condicions i analitzar la síntesi de microcàpsules d'oli essencial de taronja (Citrus sinensis) i estudiar el seu comportament quan s'aplica als teixits de cotó. Per a la síntesi de microcápsules de membrana polimèrica de melanina-formalheid amb nucli d'oli essencial de taronja (Citrus sinensis) s'ha utilitzat el mètode de polimeritzacio in situ. L'oli essencial de taronja es va caracteritzar per cromatografia de gasos, espectroscòpia infraroja per transformada de Fourier, termogravimetria, les microcàpsules sintetitzades es caracteritzaven per espectroscopia infraroja per transformada de Fourier, termogravimetria, microscòpia electrònica d'escombrat i feix d'ions enfocat. Les microcàpsules polimèriques amb nucli d'oli essencial de taronja sintetitzades s'han aplicat al teixit de cotó mitjançant tres mètodes diferents (impregnació, pulverització i estampat). Després de l'aplicació sobre el teixit de cotó, s'ha realitzat prova de trot, prova de llavat i prova de activitat antibacteriana en laboratori per a estudiar el comportament de les microcàpsules sobre el sustrat. La caracterització de les mostres de teixit amb microcàpsules aplicades, abans i després de les proves de durabilitat, s'ha realitzat mitjançat microscòpia electrònica d'escombrat i espectroescòpia infraroja per transformada de Fourier. Al finalitzar la sistematització dels procediments, condicions i paràmetres per a la polimerització in situ així com l'aplicació de microcàpsules polimèriques amb nucli d'oli essencial de taronja (Citrus Sinensis) en teixit de cotó 100%, avançat en l'estudi de la selecció de materials per a l'aplicació en tèxtil que es puga utilitzar en el desenvolupament de productes innovadors. Els resultats han demostrat que s'ha produït la microencapsulació del oli essencial de taronja volàtil i que les microcàpsules aplicades al teixit de cotó presenten activitat antibacteriana han resistit quinze cicles de llavat utilitzant la normativa ISO 105 C06:2010. / [EN] Microencapsulation technology has been used in areas such as pharmacology, medicine, engineering and design. Focused on the engineering area, more specifically, material selection and product development, the symbolic, perceptive and functional character can be combined for the design of innovative products. Through microencapsulation technology, a wide range of core and membrane materials are combined, more specifically in the textile area, the application of microcapsules can provide the development of fabrics and functional materials with specific properties. In this context, this work proposes to verify the conditions and analyze the synthesis of microcapsules of orange essential oil (Citrus sinensis) and study their behavior when applied to cotton fabric. For the microcapsules synthesis of melamine-formaldehyde polymeric membrane with orange essential oil core (Citrus sinensis), the in situ polymerization method was used. The orange essential oil was characterized by gas chromatography, Fourier transform infrared spectroscopy, thermogravimetric, the synthesized microcapsules were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy, thermogravimetric, scanning electron microscopy and focused ion beam. The polymeric microcapsules with an orange essential oil core synthesized were applied to cotton fabric by three different methods (impregnation, spraying and screen printing). After application on the cotton fabric, friction tests, washing tests and antibacterial activity tests were performed in the laboratory to study the behavior of microcapsules on the substrate. The characterization of fabric samples with the applied microcapsules, before and after the durability tests, was performed by scanning electron microscopy and infrared spectroscopy by Fourier transform. At the end, the procedures, conditions and parameters for in situ polymerization as well as the application of polymeric microcapsules with an orange essential oil core (Citrus sinensis) in 100 % cotton fabric were systematized, advancing the study of the selection of materials for application in textiles that can be used for the development of innovative products. The results showed that microencapsulation of the volatile orange essential oil occurred and that the microcapsules applied to the cotton fabric showed antibacterial activity and resisted fifteen washing cycles using the ISO 105 C06: 2010. / Soares Rossi, W. (2022). Síntesis, caracterización y aplicaciones de microcápsulas de aceite esencial de naranja (Citrus sinensis) en tejidos 100 % algodón [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/182096