Título
Desarrollo de un nanocomposito mediante la incorporación de nanomateriales en una matriz polimérica: síntesis, caracterización y biocompatibilidad
Development of a nanocomposite by incorporation of nanomaterials in a polymeric matrix: synthesis, characterization and biocompatibility
Autor
ARELI MUNIVE OLARTE
Colaborador
KARLA OYUKI JUAREZ MORENO (Asesor de tesis)
JOSUE DAVID MOTA MORALES (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Resumen o descripción
En este trabajo, se utilizaron emulsiones con una fase interna del 80%vol (HIPEs) como plantilla para sintetizar estructuras porosas (poliHIPEs). La fase interna consistió en una mezcla eutéctica (DES) de ChCl:2Urea. Se utilizaron 3 diferentes monómeros, metil-metacrilato (MMA), lauril-acrilato (LA) y estearil-metacrilato (SMA) que constituyeron la fase continua, éstos se entrecruzaron con etilenglicol dimetacrilato (EDGMA) ó 1,4-butanediol diacrilato (BDA). Se utilizó el surfactante no-iónico CithrolTM, el cual tiene una estructura tribloque. También se adicionó el 1%P de nanohidroxiapatita (NHA) respecto a la fase continua para co-estabilizar las HIPEs. La micro-estructura de la HIPE de MMA se observó con un microscopio confocal. Después de la polimerización de las HIPEs por radicales libres, éstos se lavaron por 24h con etanol en un extractor Soxhlet. Los monolitos se secaron y sus conversiones se determinaron gravimétricamente. Las morfologías de los poliHIPEs se estudiaron con SEM y µ-CT, dónde se visualizó que los poliHIPEs tenían una estructura porosa interconectada, con tamaños de poro <15µm. Para confirmar la incorporación de NHA en los poliHIPEs se realizó una difracción de rayos-X en pMMA-NHA y una segmentación de fases (polimérica-cerámica) en las imágenes de µ-CT. Se midió el módulo elástico y el esfuerzo de compresión de pMMA y pMMA-NHA. El poliHIPE con NHA mostró una reducción ≈50% en ambas mediciones. La biocompatibilidad de los poliHIPEs se evaluó mediante ensayos de viabilidad y proliferación celular en fibroblastos humanos (HFF-1) y en osteoblastos de ratón (MCET3-E1). También se evaluó la hemocompatibilidad de los poliHIPEs. Los resultados mostraron que éstos no son citotóxicos sino que promueven la proliferación celular. No se observó una producción significativa de las especies reactivas de oxígeno (ROS) entre los poliHIPEs con y sin NHA, tampoco con el control negativo. Por último, se determinó la producción de la fosfatasa alcalina (ALP) en MCET3-E1, a las 24h se incrementó en las células cultivadas con los poliHIPEs, sin embargo, la cantidad de ALP fue significativa (p>0.05) comparada con el control negativo hasta después de 120h. La síntesis de materiales porosos interconectados y funcionalizados con NHA utilizando HIPEs como plantillas es un método prometedor en la ingeniería del tejido óseo.
In this work, emulsions with an internal phase of 80 vol% (HIPEs) were used as templates to synthesize porous structures (polyHIPEs). The internal phase consisted of a deep eutectic solvent (DES) of ChCl:2Urea. Three different monomers were used, methyl-methacrylate (MMA), lauryl-acrylate (LA) and stearyl-methacrylate (SMA) as continuous phase, these were crosslinked with ethylene glycol dimethylacrylate (EGDMA) or 1, 4-butanediol diacrylate (BDA). The surfactant CithrolTM, a non-ionic with a triblock structure, was used. Also, 1wt% of NHA (nanohydroxyapatite) was added with respect to the continuous phase to stabilize the HIPEs. The micro-structure of the HIPE of MMA was observed with a confocal microscope. After HIPEs polimerization by free radicals, the resultant polyHIPEs were washed with ethanol in a Soxhlet extractor for 24h. The monoliths were dried, and its conversions was determined gravimetrically. The morphologies of the polyHIPEs were studied with SEM and µ-CT, visualizing that these have an interconnected porous structure, with pore size <15 µm. To confirm the incorporation of NHA in the polyHIPEs an X-ray diffraction was performed on pMMA-NHA and a phase segmentation (polymer-ceramic) in the images was obtained by µ-CT. The elastic modulus and crush strength of pMMA and pMMA-NHA was measured and a reduction ≈50% was observed in both measurements in polyHIPE MMA-NHA. The biocompatibility of the polyHIPEs was evaluated through viability and cell proliferation test in human fibroblast (HFF-1) and mouse osteoblasts (MCET3-E1). The hemocompatibility of the polyHIPEs was also tested. The results showed that the polyHIPEs are not cytotoxic, but promote cell proliferation. No significant production of reactive oxygen species (ROS) was observed between polyHIPEs with and without NHA nor the negative control. Finally, the production of alkaline phosphatase (ALP) by osteoblast was determined, at 24h of culture with the polyHIPEs it was increased, however it was significant (p>0.05) compared to negative control only after 120 h of incubation with the cells. The synthesis of interconnected porous materials and its functionalization with NHA using HIPEs as templates is a promising method for bone tissue engineering.
Editor
CICESE
Fecha de publicación
2018
Tipo de publicación
Tesis de maestría
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Español
Sugerencia de citación
Munive Olarte, A. 2018. Desarrollo de un nanocomposito mediante la incorporación de nanomateriales en una matríz polimérica: síntesis, caracterización y biocompatibilidad. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 89 pp.
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional CICESE
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