Estudio de un biomaterial polimérico de conducción iónica basado en policaprolactona para posibles aplicaciones en ingeniería de tejidos óseos

Abstract

Se prepararon dos sistemas de electrolito polimérico a base de policaprolactona, nitrato de plata y nitrato de magnesio con diferentes composiciones de sal mediante evaporación lenta de disolvente y electrohilado. Se emplearon técnicas de Difracción de Rayos X, Calorimetría Diferencial de Barrido y Espectroscopia de Impedancia Compleja para caracterizar las muestras obtenidas por ambas técnicas y Microscopía Electrónica de Barrido, ensayo de tracción y citotoxicidad a muestras obtenidas por la técnica de electrohilado. En general, se evidenció una disminución en la cristalinidad de las muestras cuando se aumentó el contenido de sal tanto para la evaporación lenta del disolvente como para la técnica de electrohilado. El andamio de PCL sin sales mostró perlas junto con fibras finas, mientras que para los andamios de PCL con sales sólo se observaron fibras. La adición de sal a las soluciones empleadas para electrohilar cambia significativamente la estabilidad del cono de Taylor. Las inestabilidades en el cono de Taylor dan como resultado el aumento del diámetro de las fibras (~200 nm) en comparación con PCL sin sal (~98 nm), fibras ramificadas y porosas. Los defectos en las fibras tienen un enorme impacto en las propiedades mecánicas de los andamios. Para las muestras obtenidas por evaporación lenta del disolvente, las conductividades más altas se encontraron para una composición del 20% para ambas sales. Sin embargo, para las muestras obtenidas por electrohilado no fue el caso. Las conductividades más altas para el andamio con nitrato de plata y nitrato de magnesio se encontraron para 10% y 5% de composición de sal, respectivamente. Se encontró que el diámetro de las fibras y la concentración de sales juegan un papel importante en las propiedades eléctricas de los andamios. La muestra de PCL-5Mg-EL mostró mayor similitud con las propiedades óseas descritas en la literatura, especialmente con el hueso trabecular. Por lo tanto, tiene potencial para aplicarse en la ingeniería de tejidos óseos

Abstract: Two polymer electrolyte systems based on polycaprolactone, silver nitrate and magnesium nitrate with different compositions of salt have been prepared by slow solvent evaporation and electrospinning. X - ray diffraction (XRD), Differential Scanning Calorimetry (DSC) and complex impedance spectroscopy techniques were employed to haracterize the samples obtained by both techniques and Scanning Electron Microscopy (SEM), tensile test and cytotoxicity test to samples obtained by el ectrospinning technique. In general, a decrease in the crystallinity of the samples was evidenced when the salt content was increased for both slow solvent evaporation and electrospinning technique. The scaffold of PCL without salts showed lots of beads al ong with fine fibers, while for the scaffolds of PCL with salts only fibers were observed. The addition of salt to solutions employed for electrospinning significantly changes Taylor's cone stability. Instabilities in the Taylor's cone results in the increase in the diameter of the fibers (200nm) by comparison with of PCL without salt (98nm), branched and porous fibers. Defects in fibers have an enormous impact the mechanical properties of the scaffolds. For samples obtained by slow solvent evaporation, the highest conductivities were found for 20% composition for both salts. However, for samples obtained by electrospinning this was not the case. The highest conductivities for scaffold with silver nitrate and magnesium nitrate found for 10% and 5% compositio n respectively It was found that fibers diameter and concentration of salts play an important role in the electrical properties of the scaffolds.PCL 5Mg - EL sample showed greater similarity to the bone properties reported in the literature, especially with the trabecular bone. Therefore, it has potential to be applied in bone tissue engineering