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

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 2 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.

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 1 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.

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.

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.

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.

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

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.

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).

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