Diseño de una tinta de biomaterial para la bioimpresión tridimensional a partir de alginato funcionalizado con plasma rico en plaquetas con potencial uso para el tratamiento de la osteoartritis
La osteoartritis (OA) es una enfermedad reumática que afecta el cartílago y huesos de las articulaciones; los tratamientos disponibles para dicha enfermedad van desde inyecciones intraarticulares hasta analgésicos, que brindan una solución a corto y mediano plazo, mostrando la necesidad de desarroll...
- Autores:
-
Suárez Mantilla, Silvia Carolina
Vega Bautista, Karen Sofía
- 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:20.500.12749/13894
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/20.500.12749/13894
- Palabra clave:
- Biomedical engineering
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Medicine
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Factores de crecimiento
Imprimibilidad
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- openAccess
- License
- http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/
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Diseño de una tinta de biomaterial para la bioimpresión tridimensional a partir de alginato funcionalizado con plasma rico en plaquetas con potencial uso para el tratamiento de la osteoartritis Biomedical engineering Engineering Medical electronics Biological physics Bioengineering Medical instruments and apparatus Medicine Three-dimensional bioprinting Sodium alginate Platelet rich plasma Growth factors Printability Osteoarthritis Blood Ink Clinical engineering Ingeniería biomédica Ingeniería Biofísica Bioingeniería Medicina Osteoartritis Sangre Tinta Ingeniería clínica Electrónica médica Instrumentos y aparatos médicos Bioimpresión tridimensional Alginato de sodio Plasma rico en plaquetas Factores de crecimiento Imprimibilidad |
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La osteoartritis (OA) es una enfermedad reumática que afecta el cartílago y huesos de las articulaciones; los tratamientos disponibles para dicha enfermedad van desde inyecciones intraarticulares hasta analgésicos, que brindan una solución a corto y mediano plazo, mostrando la necesidad de desarrollar un tratamiento capaz de actuar a largo plazo. Por lo tanto, en este proyecto se desarrolló una tinta de biomaterial para la bioimpresión tridimensional de alginato de sodio funcionalizado con plasma rico en plaquetas (PRP), ya que, al ser un material biológico compuesto por factores de crecimiento, induce la regeneración del tejido a tratar. Inicialmente, se preparó la tinta de biomaterial de alginato de sodio al 1%, 2%, 3% y 4% p/v, la cual fue pre-reticulada físicamente con CaCl2; se realizó la impresión de cuatro estructuras para el análisis de imprimibilidad requerido para la selección de la concentración más apta, así como los parámetros de impresión más óptimos. Con la concentración seleccionada (3% p/v), se llevó a cabo la preparación de la tinta de biomaterial de alginato de sodio funcionalizada con PRP, la cual fue evaluada según la imprimibilidad presentada, su capacidad de hinchamiento, propiedades mecánicas y la cuantificación de proteínas presentes en cada estructura. Mediante las pruebas realizadas, se pudo concluir la obtención de una tinta con una gelación adecuada y buena imprimibilidad, sin embargo, la tinta no obtuvo una mezcla homogénea, debido a la preparación mecánica de la misma. Por lo tanto, se recomienda implementar un método de preparación automatizado, evitando que se formen microgeles, los cuales dificultan la impresión y producen diferencias significativas en la encapsulación de proteínas en cada una de las estructuras impresas; las cuales requieren una cantidad alta de factores de crecimiento para tener un potencial uso en el tratamiento de la OA a largo plazo. |
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Solarte David, Víctor Alfonso54590e96-eda3-4b43-9ffa-14bd35ed7d08Becerra Bayona, Silvia Milenaf59fde3b-924f-4fcc-96e9-5fd6250b2daeSuárez Mantilla, Silvia Carolinae1a3a6bd-b614-46d7-a87c-1606a5bb0587Vega Bautista, Karen Sofíafd99b7aa-9221-4a90-8d1e-3dc0f7cd3008Solarte 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 Bucaramanga2021-08-19T14:48:35Z2021-08-19T14:48:35Z2021http://hdl.handle.net/20.500.12749/13894instname:Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABreponame:Repositorio Institucional UNABrepourl:https://repository.unab.edu.coLa osteoartritis (OA) es una enfermedad reumática que afecta el cartílago y huesos de las articulaciones; los tratamientos disponibles para dicha enfermedad van desde inyecciones intraarticulares hasta analgésicos, que brindan una solución a corto y mediano plazo, mostrando la necesidad de desarrollar un tratamiento capaz de actuar a largo plazo. Por lo tanto, en este proyecto se desarrolló una tinta de biomaterial para la bioimpresión tridimensional de alginato de sodio funcionalizado con plasma rico en plaquetas (PRP), ya que, al ser un material biológico compuesto por factores de crecimiento, induce la regeneración del tejido a tratar. Inicialmente, se preparó la tinta de biomaterial de alginato de sodio al 1%, 2%, 3% y 4% p/v, la cual fue pre-reticulada físicamente con CaCl2; se realizó la impresión de cuatro estructuras para el análisis de imprimibilidad requerido para la selección de la concentración más apta, así como los parámetros de impresión más óptimos. Con la concentración seleccionada (3% p/v), se llevó a cabo la preparación de la tinta de biomaterial de alginato de sodio funcionalizada con PRP, la cual fue evaluada según la imprimibilidad presentada, su capacidad de hinchamiento, propiedades mecánicas y la cuantificación de proteínas presentes en cada estructura. Mediante las pruebas realizadas, se pudo concluir la obtención de una tinta con una gelación adecuada y buena imprimibilidad, sin embargo, la tinta no obtuvo una mezcla homogénea, debido a la preparación mecánica de la misma. Por lo tanto, se recomienda implementar un método de preparación automatizado, evitando que se formen microgeles, los cuales dificultan la impresión y producen diferencias significativas en la encapsulación de proteínas en cada una de las estructuras impresas; las cuales requieren una cantidad alta de factores de crecimiento para tener un potencial uso en el tratamiento de la OA a largo plazo.Capítulo 1. Problema u oportunidad ........................................................................................ 12 Introducción .......................................................................................................................... 12 Planteamiento del problema ................................................................................................. 13 Justificación .......................................................................................................................... 14 Objetivo general ................................................................................................................... 15 Objetivos específicos ............................................................................................................ 15 Capítulo 2. Marco teórico ......................................................................................................... 16 Osteoartritis .......................................................................................................................... 16 Plasma rico en plaquetas ....................................................................................................... 17 Factores de crecimiento ........................................................................................................ 18 Andamios .............................................................................................................................. 18 Características de los andamios ........................................................................................ 19 Tinta de biomaterial .............................................................................................................. 19 Hidrogel ............................................................................................................................ 20 Mecanismos de reticulación de los hidrogeles .................................................................. 21 Alginato ................................................................................................................................ 22 Reticulación del alginato ................................................................................................... 22 Bioimpresión ........................................................................................................................ 23 Tipos de bioimpresión ....................................................................................................... 24 Imprimibilidad (Extrusión 3D) ......................................................................................... 25 Hinchamiento de los hidrogeles ........................................................................................ 27 Capítulo 3. Estado del arte ....................................................................................................... 29 Capítulo 4. Metodología ........................................................................................................... 32 Preparación de la tinta de biomaterial de alginato de sodio pre-reticulado .......................... 32 Preparación alginato de sodio ........................................................................................... 32 Pre-reticulación del alginato de sodio ............................................................................... 32 Impresión de hidrogeles de alginato de sodio ...................................................................... 32 Prueba de caída de filamento ............................................................................................ 33 Análisis de las estructuras impresas a base de alginato .................................................... 34 Modificación parámetros de impresión ............................................................................ 34 Prueba de fusión de filamentos ......................................................................................... 36 Obtención de PRP ................................................................................................................. 36 Preparación de tinta de alginato funcionalizada con PRP .................................................... 37 Imprimibilidad de la tinta de alginato funcionalizada con plasma ................................... 37 Cuantificación de proteínas ............................................................................................... 38 Hinchamiento de la tinta de biomaterial de alginato funcionalizada con PRP ................. 39 Propiedades mecánicas de la tinta de biomaterial de alginato funcionalizada con PRP... 39 Análisis estadísticos .............................................................................................................. 40 Capítulo 5. Resultados y Análisis de Resultados ..................................................................... 41 Resultados ............................................................................................................................. 41 Preparación de la tinta de biomaterial de alginato ............................................................ 41 Bioimpresión 3D de la tinta de biomaterial de alginato ................................................... 41 Imprimibilidad de la tinta de biomaterial de alginato ....................................................... 43 Estandarización parámetros de impresión ........................................................................ 48 Prueba de fusión de filamentos ......................................................................................... 54 Tinta de biomaterial de alginato funcionalizada con plasma ............................................ 54 Imprimibilidad de la tinta de alginato funcionalizada con PRP ....................................... 59 Hinchamiento de la tinta de biomaterial de alginato funcionalizada con PRP ................. 64 Propiedades mecánicas de la tinta de biomaterial de alginato funcionalizada con PRP... 65 Cuantificación de proteínas de la tinta de biomaterial de alginato funcionalizada con PRP .......................................................................................................................................... 67 Análisis de Resultados .......................................................................................................... 69 Capítulo 6. Conclusiones y Recomendaciones ........................................................................ 73 Referencias ............................................................................................................................... 75PregradoOsteoarthritis (OA) is a rheumatic disease that affects the cartilage and bones of the joints; The treatments available for this disease range from intra-articular injections to analgesics, which provide a solution in the short and medium term, showing the need to develop a treatment capable of acting in the long term. For the Therefore, in this project, a biomaterial ink was developed for the three-dimensional bioprinting of sodium alginate functionalized with platelet-rich plasma (PRP), since, being a biological material composed of growth factors, it induces the regeneration of the tissue to be treated. . Initially, the alginate biomaterial ink was prepared from sodium at 1%, 2%, 3% and 4% w / v, which was physically pre-crosslinked with CaCl2; Four structures were printed for the printability analysis required for the selection of the most suitable concentration, as well as the most optimal printing parameters. With the selected concentration (3% w / v), the preparation of the sodium alginate biomaterial ink functionalized with PRP was carried out, which was evaluated according to the printability presented, its swelling capacity, mechanical properties and quantification. of proteins present in each structure. Through the tests carried out, it was possible to conclude obtaining an ink with adequate gelation and good printability, however, the ink did not obtain a homogeneous mixture, due to its mechanical preparation. Therefore, it is recommended to implement an automated preparation method, avoiding the formation of microgels, which make printing difficult and produce significant differences in protein encapsulation in each of the printed structures; which require a high amount of growth factors to have a potential use in the treatment of OA in the long term.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 ColombiaDiseño de una tinta de biomaterial para la bioimpresión tridimensional a partir de alginato funcionalizado con plasma rico en plaquetas con potencial uso para el tratamiento de la osteoartritisDesign of a biomaterial ink for three-dimensional bioprinting from functionalized alginate with platelet-rich plasma with potential use for the treatment of osteoarthritisIngeniero 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 apparatusMedicineThree-dimensional bioprintingSodium alginatePlatelet rich plasmaGrowth factorsPrintabilityOsteoarthritisBloodInkClinical engineeringIngeniería biomédicaIngenieríaBiofísicaBioingenieríaMedicinaOsteoartritisSangreTintaIngeniería clínicaElectrónica médicaInstrumentos y aparatos médicosBioimpresión tridimensionalAlginato de sodioPlasma rico en plaquetasFactores de crecimientoImprimibilidadAhmed, E. 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