Materiales compuestos con base en matrices poliméricas biodegradables para uso en reparación y regeneración de tejido óseo

Abstract

Se pretende aprovechar las propiedades mecánicas y osteogénicas de la Poli (-Caprolactona) (PCL), aumentando su degradabilidad al incorporar un agente hidrofílico como el Poli (Óxido de Etileno) (PEO), o de alta degradabilidad como el Poli (L-Ácido Láctico) (PLLA). Así, poliuretanos a partir de dioles de PCL y PEO como segmentos poliméricos, y Hexametilendiisocianato (HMDI) como agente enlazante, son sintetizados y caracterizados en bajo y alto peso molecular. Los poliuretanos de bajo peso molecular resultan ser altamente cristalinos y presentando dos fases amorfas independientes, pero resultan no tener capacidad de adhesión osteoblástica por el alto contenido de PEO. Para compensar la falta de osteoconductividad, los poliuretanos de alto peso molecular son también sintetizados con menor contenido de PEO, y se evalúan integrando Fibronectina (FN) en la matriz polimérica y Risedronato de Sodio (RSD) en partículas de Hidroxiapatita (HAp), obteniendo materiales compuestos que permiten la proliferación y diferenciación osteoblástica. Se evalúa además la degradación hidrolítica de membranas fabricadas previamente mediante freeze extraction; estas membranas son mezclas de PLLA y PCL, hallando que la relación PLLA/PCL=80/20 w/w se mantiene durante 66 semanas de degradación, a pesar de los cambios en sus propiedades mecánicas y aumento del grado de cristalinidad.

Abstract. The objective of this thesis is to take advantage of Poly (-Caprolactone) (PCL) mechanical and osteogenic properties by raising its degradability. It may be achieved by integrating both Poly (Ethylene Oxide) (PEO) as hydrophilic factor, and Poly (L-Lactic Acid) (PLLA) as high degradability agent. So, polyurethanes were synthesized from diols of PCL and PEO as polymeric segments, and Hexamethylene Diisocyanate (HMDI) as bonding agent, yielding low and high molecular weight copolymers, and then characterized. Low molecular weight polyurethanes have high crystal content and show two different amorphous zones, but they have no capability of osteoblastic adhesion because of the high PEO content. In order to improve the osteoconductivity, high molecular weight polyurethanes were also synthesized and characterized using lower PEO content, and then evaluated by incorporating both Fibronectin (FN) in the polymeric matrix and Sodium Risedronate (RSD) in Hydroxyapatite (Hap) particles; indeed, these composites allow osteoblasts to proliferate and differentiate. It was also evaluated the hydrolytic degradation of membranes, which were previously made by freeze extraction technique; these membranes are blends of PLLA and PCL, and it was found that composition PLLA/PCL=80/20 w/w remained during 66 weeks of degradation, besides the changes of its mechanical properties and degree of crystallinity.