Hidrogeles termosensibles y fotopolimerizables derivados de Pluronic® para aplicaciones biomédicas

Zusammenfassung

Los hidrogeles son una clase de materiales capaces de retener una gran cantidad de agua como consecuencia de su arquitectura tridimensional, formada por estructuras poliméricas entrecruzadas. Debido al alto contenido en agua de estos materiales, que los hace similares a los tejidos naturales, su permeabilidad, porosidad, flexibilidad en la fabricación y posibilidad de variar su composición para obtener las propiedades físicas necesarias en función de la aplicación, o de diseño químico que permita su biocompatibilidad, los hidrogeles por sí mismos o combinados con células, han ampliado en la actualidad su espectro de aplicaciones biomédicas. Así, los hidrogeles pueden servir de andamiajes o scaffolds que actúan como un soporte para el crecimiento celular, como materiales para la encapsulación de células, fármacos, proteínas o genes (terapia génica), como adhesivos entre tejidos y superficies de materiales, como sistemas que permiten una respuesta reversible ante un estímulo externo o como membranas porosas. En particular, campos tan activos como la Ingeniería de tejidos (IT) y su uso como sistemas para transporte y Liberación controlada de fármacos (LCF), han identificado a los hidrogeles como materiales con amplias posibilidades, e impulsado en gran medida su desarrollo. El trabajo recogido en esta Memoria está enfocado al desarrollo de hidrogeles físicos termosensibles susceptibles de ser posteriormente reticulados químicamente mediante fotopolimerización, para ser procesados de forma macroscópica, con dimensiones desde varias micras a varios centímetros, y utilizados como soportes en cultivo celular, y procesados de forma nanoestructurada (Nanogeles), que son dispersiones acuosas de partículas de hidrogel con tamaño nanométrico, para su utilización en transporte y Liberación controlada de fármacos. Las moléculas gelificantes utilizadas para la preparación de estos hidrogeles están basadas en estructuras de tipo dendrítico-lineal-dendrítico, que combinan en su estructura un polímero lineal termosensible, Pluronic F127®, con dendrones de poliéster derivados del ácido 2,2-bis(hidroximetil)propiónico (bis-MPA). Estos dendrones proporcionan multifuncionalidad y puntos de degradación por la presencia de enlaces éster. Como grupos funcionales terminales, unidos a la periferia de los dendrones, se han seleccionado grupos fotoreactivos acrilato y tiol. El procesado macroscópico de los materiales ha permitido, mediante polimerización fotoinducida de acrilatos o tiol-enos, la preparación de hidrogeles fotopolimerizados. Los hidrogeles presentaron morfología porosa, diferentes tiempos de degradación y viabilidades celulares in vitro superiores al 85 % tras 72 horas, en ensayos celulares realizados en entorno 2D, lo que permite pensar en su posible aplicación en Ingeniería de tejidos. Por otro lado, el procesado en forma de hidrogeles nanoestructurados ha permitido, mediante polimerización fotoinducida de acrilatos, la preparación de nanogeles. Los nanogeles han presentado tamaños entre 50-100 nm a 37 ¿C y viabilidades celulares in vitro superiores al 50 % tras 72 horas de ensayo. Los nanogeles obtenidos son termosensibles y pueden cargarse con moléculas hidrófobas e hidrófilas, así como producir su transporte e internalización en células in vitro, lo que permite pensar en su posible aplicación como sistemas de transporte y Liberación controlada de fármacos.