Morphology, mechanical strength and degradation of polyhydroxyalkanoate scaffolds

Morfología, resistencia mecánica y degradación de plataformas de polihidroxialcanoato

Actualmente, el desarrollo de implantes o procedimientos médicos para resolver lesiones óseas o cartilaginosas no cumple satisfactoriamente con los requerimientos funcionales del tejido afectado; una solución alternativa es el uso de la ingeniería de tejidos (IT), que busca regenerar el tejido con plataformas de crecimiento celular fabricadas, por ejemplo, con polímeros naturales, como el polihidroxialcanoato (PHA), que permite la reconstrucción del tejido gracias a su capacidad de degradación, y cuyo origen bacteriano permite la producción a gran escala y el control de las propiedades finales. En este proyecto se desarrollaron scaffolds de PHA comercial, mediante la técnica de liofilización, con un diseño experimental factorial, utilizando diclorometano como solvente, Tergitol como surfactante y nitrógeno líquido (N2) como congelante. El PHA se caracterizó con espectroscopia de infrarrojo (FTIR) y análisis termogravimétrico (TGA). Los scaffolds obtenidos se caracterizaron con microscopia electrónica de barrido (SEM), ensayos mecánicos de compresión y ensayos de degradación hidrolítica. Los análisis sobre el PHA indicaron que el material es una mezcla de dicho polímero y ácido poliláctico (PLA). Los scaffolds mostraron una distribución de poros adecuada para la migración de condrocitos a través de ellos y presentaron un comportamiento similar al cartílago articular, pero una menor resistencia mecánica; también se encontró que la pérdida de masa está relacionada con el porcentaje de PHA presente en la muestra de una forma no lineal. En conclusión, los scaffolds de PHA tienen un potencial uso en la ingeniería de tejidos para la restauración de cartílago articular.

I. INTRODUCCIÓN

La última encuesta del Departamento Administrativo Nacional de Estadística (DANE, 2005) mostró que, en Colombia, 2.018.078 personas tienen alteraciones en la función o estructura corporal. Estas condiciones deterioran la calidad de vida de las personas e implican su aislamiento social, laboral y educativo [1]. En muchos casos, es necesario utilizar implantes para mejorar la funcionalidad de la estructura dañada; un claro ejemplo es el cartílago articular, un tejido avascular incapaz de autoregenerarse [2].

Las alternativas tradicionales para recuperar la funcionalidad del cartílago, como la microfractura, generan cicatrices a través del fibrocartílago que no satisfacen las tensiones mecánicas, morfológicas o químicas del tejido nativo [3]. Los autoinjertos y aloinjertos de cartílago presentan dificultades como la baja disponibilidad, la compatibilidad y la morbilidad inducida en el paciente, lo que hace que estos procedimientos sean poco prácticos [3]. Las prótesis utilizadas para reparar el cartílago articular pueden eliminar el dolor y restaurar parcialmente la funcionalidad, pero su vida útil es corta [3], ya que los materiales utilizados para su fabricación no cumplen los requisitos mecánicos [4].