Caracterización mecánica de hidrogeles de fibrina partir de plasma rico en plaquetas con potencial uso en el diseño de matrices biomiméticas
Los hidrogeles de fibrina obtenidos a partir de plasma rico en plaquetas (PRP) han despertado gran interés en los últimos años, ya que han demostrado resultados favorables en la ingeniería de tejidos, debido a su alto contenido de factores de crecimiento, así como la posibilidad de permitir la fabri...
- Autores:
-
Sierra Sánchez, Freddy Alexis
Brito Lizarazo, Carlos David
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2021
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
- Repositorio:
- Repositorio UNAB
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/13895
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/20.500.12749/13895
- Palabra clave:
- Biomedical engineering
Engineering
Medical electronics
Biological physics
Bioengineering
Medical instruments and apparatus
Medicine
Platelet-rich plasma
Hydrogels
Compression modulus
Biomaterials
Tissue regeneration
Fibrin
Blood clotting
Blood
Blood plasma
Clinical engineering
Ingeniería biomédica
Ingeniería
Biofísica
Bioingeniería
Medicina
Coagulación sanguínea
Sangre
Plasma sanguíneo
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Electrónica médica
Instrumentos y aparatos médicos
Plasma rico en plaquetas
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Módulo de compresión
Biomateriales
Regeneración de tejidos
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- openAccess
- License
- http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/
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Mechanical characterization of fibrin hydrogels from platelet-rich plasma with potential use in the design of biomimetic matrices |
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Los hidrogeles de fibrina obtenidos a partir de plasma rico en plaquetas (PRP) han despertado gran interés en los últimos años, ya que han demostrado resultados favorables en la ingeniería de tejidos, debido a su alto contenido de factores de crecimiento, así como la posibilidad de permitir la fabricación de andamios naturales, similares a las matrices extracelulares, idóneos para la regeneración tisular. Sin embargo, sus características mecánicas no han sido caracterizadas plenamente, lo que puede representar un obstáculo para el uso de este material como andamio para la regeneración de un tejido en específico. Por esta razón, en este estudio se fabricó hidrogeles de fibrina a partir de PRP, bajo diferentes parámetros de concentración de PRP y tiempos de gelación del hidrogel, con el fin de realizar pruebas de compresión, y documentar sus características mecánicas. Se fabricaron hidrogeles con tres concentraciones, la metodología estándar para fabricar PRP se denominó “concentración 100%”, respecto a ésta, se fabricó a una menor y mayor concentración de PRP, 75% y 133% respectivamente (los porcentajes se usan como etiqueta y no se refiere a la concentración real); asimismo, se variaron los tiempos de gelación para cada concentración de hidrogel, 2, 4 y 24 horas. Como resultado se evidenció que los módulos de elasticidad de los hidrogeles varían entre 2 kPa y 35 kPa. Adicionalmente, se determinó que los hidrogeles de PRP tienen una relación de hinchamiento de 6 a 32 veces su peso seco, una relación de re-hinchamiento entre 3.5 y 7.2 veces su peso seco, y una tasa de degradación entre 14% y 47% por hora. Este estudio permite tener un punto de partida para adecuar los hidrogeles de PRP según el uso que se busque en el área de ingeniería de tejidos, con el fin de obtener hidrogeles biomiméticos al ajustar sus propiedades mecánicas a las que presentan los tejidos a regenerar. |
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Solarte David, Víctor Alfonso54590e96-eda3-4b43-9ffa-14bd35ed7d08Becerra Bayona, Silvia Milenaf59fde3b-924f-4fcc-96e9-5fd6250b2daeSierra Sánchez, Freddy Alexisc4da048e-f958-4c97-a6d5-7d4abeea969fBrito Lizarazo, Carlos Daviddd061cc8-76eb-49ee-8151-7acfca9741e9Solarte David, Víctor Alfonso [0001329391]Becerra Bayona, Silvia Milena [0001568861]Becerra Bayona, Silvia Milena [5wr21EQAAAAJ&hl=es&oi=ao]Solarte David, Víctor Alfonso [0000-0002-9856-1484]Becerra Bayona, Silvia Milena [0000-0002-4499-5885]Becerra Bayona, Silvia Milena [36522328100]Solarte David, Víctor Alfonso [Victor-Solarte-David]Becerra Bayona, Silvia Milena [Silvia-Becerra-Bayona]Becerra Bayona, Silvia Milena [silvia-milena-becerra-bayona]Becerra Bayona, Silvia Milena [silvia-becerra-3174455a]ColombiaUNAB Campus Bucaramanga2021-08-19T14:56:30Z2021-08-19T14:56:30Z2021http://hdl.handle.net/20.500.12749/13895instname:Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABreponame:Repositorio Institucional UNABrepourl:https://repository.unab.edu.coLos hidrogeles de fibrina obtenidos a partir de plasma rico en plaquetas (PRP) han despertado gran interés en los últimos años, ya que han demostrado resultados favorables en la ingeniería de tejidos, debido a su alto contenido de factores de crecimiento, así como la posibilidad de permitir la fabricación de andamios naturales, similares a las matrices extracelulares, idóneos para la regeneración tisular. Sin embargo, sus características mecánicas no han sido caracterizadas plenamente, lo que puede representar un obstáculo para el uso de este material como andamio para la regeneración de un tejido en específico. Por esta razón, en este estudio se fabricó hidrogeles de fibrina a partir de PRP, bajo diferentes parámetros de concentración de PRP y tiempos de gelación del hidrogel, con el fin de realizar pruebas de compresión, y documentar sus características mecánicas. Se fabricaron hidrogeles con tres concentraciones, la metodología estándar para fabricar PRP se denominó “concentración 100%”, respecto a ésta, se fabricó a una menor y mayor concentración de PRP, 75% y 133% respectivamente (los porcentajes se usan como etiqueta y no se refiere a la concentración real); asimismo, se variaron los tiempos de gelación para cada concentración de hidrogel, 2, 4 y 24 horas. Como resultado se evidenció que los módulos de elasticidad de los hidrogeles varían entre 2 kPa y 35 kPa. Adicionalmente, se determinó que los hidrogeles de PRP tienen una relación de hinchamiento de 6 a 32 veces su peso seco, una relación de re-hinchamiento entre 3.5 y 7.2 veces su peso seco, y una tasa de degradación entre 14% y 47% por hora. Este estudio permite tener un punto de partida para adecuar los hidrogeles de PRP según el uso que se busque en el área de ingeniería de tejidos, con el fin de obtener hidrogeles biomiméticos al ajustar sus propiedades mecánicas a las que presentan los tejidos a regenerar.Problema u oportunidad .................................................................................................................. 9 Introducción ................................................................................................................................ 9 Planteamiento del problema ......................................................................................................... 9 Justificación ............................................................................................................................... 12 Pregunta Problema .................................................................................................................... 13 Objetivo General ........................................................................................................................ 13 Objetivos específicos .................................................................................................................. 13 Marco teórico ................................................................................................................................ 14 Biomateriales ............................................................................................................................. 14 Andamios ................................................................................................................................... 14 Biocompatibilidad .................................................................................................................. 14 Biodegradabilidad .................................................................................................................. 15 Arquitectura del andamio ...................................................................................................... 15 Propiedades mecánicas............................................................................................................... 16 Relación de hinchamiento de los hidrogeles................................................................................ 17 Trasplantes autólogos................................................................................................................. 17 Plaquetas .................................................................................................................................... 17 Fibrina y fibrinógeno ................................................................................................................. 18 Hemostasia ................................................................................................................................. 19 Plasma rico en plaquetas (PRP) ................................................................................................. 20 Hidrogeles .................................................................................................................................. 21 Hidrogeles de fibrina a partir de PRP ........................................................................................ 22 Análogos del PRP ....................................................................................................................... 23 Estado del arte ............................................................................................................................... 25 Metodología ................................................................................................................................... 33 Obtención del PRP ..................................................................................................................... 33 Fabricación de hidrogeles de PRP .............................................................................................. 34 Caracterización mecánica de los hidrogeles ............................................................................ 35 Pruebas de hinchamiento ........................................................................................................... 35 Pruebas de re-hinchamiento ....................................................................................................... 36 Pruebas de degradación ............................................................................................................. 37 Análisis estadístico ..................................................................................................................... 37 Resultados y análisis ...................................................................................................................... 39 Resultados .................................................................................................................................. 39 Obtención del PRP ................................................................................................................. 39 Fabricación de los hidrogeles de PRP ..................................................................................... 40 Medición del peso y tamaño de los hidrogeles ......................................................................... 42 Pruebas de compresión ........................................................................................................... 44 Relación de hinchamiento ....................................................................................................... 48 Relación de re-hinchamiento .................................................................................................. 50 Tasa de degradación ............................................................................................................... 51 Análisis de Resultados ................................................................................................................ 53 Conclusiones y recomendaciones ................................................................................................... 59 Bibliografía .................................................................................................................................... 59 ANEXOS ....................................................................................................................................... 70PregradoFibrin hydrogels obtained from platelet-rich plasma (PRP) have aroused great interest in recent years, as they have shown favorable results in tissue engineering, due to their high content of growth factors, as well as the possibility to allow the manufacture of natural scaffolds, similar to extracellular matrices, suitable for tissue regeneration. However, its mechanical characteristics have not been characterized. fully, which can represent an obstacle to the use of this material as a scaffold for the regeneration of a specific tissue. For this reason, in this study, fibrin hydrogels were manufactured from PRP, under different parameters of PRP concentration and hydrogel gelation times, in order to perform compression tests and document their mechanical characteristics. Hydrogels were manufactured with three concentrations, the standard methodology to manufacture PRP was called "100% concentration", with respect to this, it was manufactured at a lower and higher concentration of PRP, 75% and 133% respectively (the percentages are used as labels and does not refer to the actual concentration); likewise, the gelation times were varied for each hydrogel concentration, 2, 4 and 24 hours. As a result, it was evidenced that the modulus of elasticity of the hydrogels varies between 2 kPa and 35 kPa. Additionally, it was determined that PRP hydrogels have a swelling ratio of 6 to 32 times their dry weight, a re-swelling ratio between 3.5 and 7.2 times their dry weight, and a degradation rate between 14% and 47% per time. This study allows us to have a starting point to adapt the PRP hydrogels according to the use sought in the area of tissue engineering, with in order to obtain biomimetic hydrogels by adjusting their mechanical properties to those of the tissues to be regenerated.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaCaracterización mecánica de hidrogeles de fibrina partir de plasma rico en plaquetas con potencial uso en el diseño de matrices biomiméticasMechanical characterization of fibrin hydrogels from platelet-rich plasma with potential use in the design of biomimetic matricesIngeniero BiomédicoUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería Biomédicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPBiomedical engineeringEngineeringMedical electronicsBiological physicsBioengineeringMedical instruments and apparatusMedicinePlatelet-rich plasmaHydrogelsCompression modulusBiomaterialsTissue regenerationFibrinBlood clottingBloodBlood plasmaClinical engineeringIngeniería biomédicaIngenieríaBiofísicaBioingenieríaMedicinaCoagulación sanguíneaSangrePlasma sanguíneoIngeniería clínicaElectrónica médicaInstrumentos y aparatos médicosPlasma rico en plaquetasHidrogelesMódulo de compresiónBiomaterialesRegeneración de tejidosFibrinaAbdulghani, S., & Mitchell, G. R. (2019). Biomaterials for In Situ Tissue Regeneration: A Review. Biomolecules, 9(11). doi:10.3390/biom9110750Alkhouli, N., Mansfield, J., Green, E., Bell, J., Knight, B., Liversedge, N., Tham, J. C., Welbourn, R., Shore, A. C., Kos, K., & Winlove, C. P. (2013). The mechanical properties of human adipose tissues and their relationships to the structure and composition of the extracellular matrix. American journal of physiology. Endocrinology and metabolism, 305(12), E1427–E1435. https://doi.org/10.1152/ajpendo.00111.2013Alves, R., & Grimalt, R. (2018). A Review of Platelet-Rich Plasma: History, Biology, Mechanism of Action, and Classification. Skin Appendage Disord, 4(1), 18-24. doi:10.1159/000477353Amable, P. R., Carias, R. B., Teixeira, M. V., da Cruz Pacheco, I., Correa do Amaral, R. J., Granjeiro, J. M., & Borojevic, R. (2013). Platelet-rich plasma preparation for regenerative medicine: optimization and quantification of cytokines and growth factors. 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