Fabricación de hidrogeles de celulosa bacteriana funcionalizados con factores de crecimiento derivados de plasma pobre en plaquetas con potencial uso en el tratamiento de úlceras crónicas de pie diabético

Las úlceras crónicas de pie diabético (UCPD) son heridas que presentan alteración celular y desequilibrio bioquímico llevando a un retraso en la cicatrización y, en un 40% de los casos, a estadios de necrosis y amputación. Los tratamientos convencionales para las UCPD usualmente son efectivos en un...

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Autores:: Cabrera Santamaria, Neider Yesid
Correa Suárez, Daniel Santiago
Corredor Díaz, Manuel Andrés

Tipo de recurso:: Trabajo de grado de pregrado

Fecha de publicación:: 2022

Institución:: Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB

Repositorio:: Repositorio UNAB

Idioma:: spa

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description	Las úlceras crónicas de pie diabético (UCPD) son heridas que presentan alteración celular y desequilibrio bioquímico llevando a un retraso en la cicatrización y, en un 40% de los casos, a estadios de necrosis y amputación. Los tratamientos convencionales para las UCPD usualmente son efectivos en un 50% de las veces; no obstante, en el caso de coberturas tipo apósito, su efectividad se reduce dada la ausencia de una matriz para la proliferación celular, además de alterar la humedad en la herida, por tanto, surge la necesidad de formular tratamientos con mayor eficacia en la cicatrización. En este proyecto se fabricaron hidrogeles de celulosa bacteriana (CB) funcionalizados con factores de crecimiento derivados de plasma pobre en plaquetas (PPP), con el fin de aprovechar las propiedades estructurales y biocompatibles de la CB, además de las ventajas en la cicatrización de heridas proporcionadas por los factores de crecimiento. Los hidrogeles de CB se obtuvieron después de 7 días de cultivo del inóculo de bacterias Gluconacetobacter-xylinus bajo condiciones estáticas en 3 medios de cultivo distintos (HS, MC y HSMC). Después de esto, las muestras de dichos hidrogeles se impregnaron con soluciones de PPP a diferentes concentraciones (0, 25, 50, 75 y 100%) durante períodos de 6, 12 y 24 h, y se estimó la capacidad de inmovilización (Ci) de factores de crecimiento para cada uno de estos tiempos. Posteriormente se estudió la liberación de factores de crecimiento inmovilizados en las muestras mediante su incubación a 37 °C en solución de PBS durante 48 h, y se estimó la capacidad de liberación (Cl) a las 4 y 48 h. Adicionalmente, se calculó el módulo de compresión de los hidrogeles de CB funcionalizados con PPP, mediante ensayos de compresión. Los resultados de la Ci indican que las muestras de hidrogeles cultivados en medio HS inmovilizan una mayor cantidad de factores de crecimiento en comparación con las muestras producidas en los medios MC y HSMC, estás últimas presentan valores de Ci similares. De igual manera, los hidrogeles de CB que presentan una mejor Cl corresponden a los obtenidos en medio HS. La Ci y la Cl de los hidrogeles de CB funcionalizados se relacionan directamente entre sí, por lo cual los hidrogeles con mayor Ci, consecuentemente son aquellos que presentan una mayor Cl. A su vez, la Ci y la Cl son directamente proporcionales a la concentración de PPP y al tiempo de inmovilización. En cuanto al módulo de compresión se encontraron valores en los rangos de 0.27 - 2.77 MPa, 0.89 - 1.18 MPa y 0.51 - 1.21 MPa para las muestras obtenidas en los medios de HS, MC y HSMC, respectivamente. Se concluye que los hidrogeles de CB funcionalizados con PPP, en especial los producidos en medio HS, podrían ser usados a futuro como potencial tratamiento para las UCDP debido a su comportamiento de inmovilización y liberación de biomoléculas benéficas para la cicatrización de heridas y su similitud en cuanto al comportamiento mecánico en comparación con valores del módulo de compresión del tejido nativo.
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Los tratamientos convencionales para las UCPD usualmente son efectivos en un 50% de las veces; no obstante, en el caso de coberturas tipo apósito, su efectividad se reduce dada la ausencia de una matriz para la proliferación celular, además de alterar la humedad en la herida, por tanto, surge la necesidad de formular tratamientos con mayor eficacia en la cicatrización. En este proyecto se fabricaron hidrogeles de celulosa bacteriana (CB) funcionalizados con factores de crecimiento derivados de plasma pobre en plaquetas (PPP), con el fin de aprovechar las propiedades estructurales y biocompatibles de la CB, además de las ventajas en la cicatrización de heridas proporcionadas por los factores de crecimiento. Los hidrogeles de CB se obtuvieron después de 7 días de cultivo del inóculo de bacterias Gluconacetobacter-xylinus bajo condiciones estáticas en 3 medios de cultivo distintos (HS, MC y HSMC). Después de esto, las muestras de dichos hidrogeles se impregnaron con soluciones de PPP a diferentes concentraciones (0, 25, 50, 75 y 100%) durante períodos de 6, 12 y 24 h, y se estimó la capacidad de inmovilización (Ci) de factores de crecimiento para cada uno de estos tiempos. Posteriormente se estudió la liberación de factores de crecimiento inmovilizados en las muestras mediante su incubación a 37 °C en solución de PBS durante 48 h, y se estimó la capacidad de liberación (Cl) a las 4 y 48 h. Adicionalmente, se calculó el módulo de compresión de los hidrogeles de CB funcionalizados con PPP, mediante ensayos de compresión. Los resultados de la Ci indican que las muestras de hidrogeles cultivados en medio HS inmovilizan una mayor cantidad de factores de crecimiento en comparación con las muestras producidas en los medios MC y HSMC, estás últimas presentan valores de Ci similares. De igual manera, los hidrogeles de CB que presentan una mejor Cl corresponden a los obtenidos en medio HS. La Ci y la Cl de los hidrogeles de CB funcionalizados se relacionan directamente entre sí, por lo cual los hidrogeles con mayor Ci, consecuentemente son aquellos que presentan una mayor Cl. A su vez, la Ci y la Cl son directamente proporcionales a la concentración de PPP y al tiempo de inmovilización. En cuanto al módulo de compresión se encontraron valores en los rangos de 0.27 - 2.77 MPa, 0.89 - 1.18 MPa y 0.51 - 1.21 MPa para las muestras obtenidas en los medios de HS, MC y HSMC, respectivamente. Se concluye que los hidrogeles de CB funcionalizados con PPP, en especial los producidos en medio HS, podrían ser usados a futuro como potencial tratamiento para las UCDP debido a su comportamiento de inmovilización y liberación de biomoléculas benéficas para la cicatrización de heridas y su similitud en cuanto al comportamiento mecánico en comparación con valores del módulo de compresión del tejido nativo.Capítulo 1. Problema u Oportunidad ....................................................................................... 14 Introducción ................................................................................................................. 14 Planteamiento del Problema ........................................................................................ 16 Justificación ................................................................................................................. 17 Pregunta Problema ....................................................................................................... 18 Objetivo General .......................................................................................................... 18 Objetivos Específicos................................................................................................... 18 Capítulo 2. Marco Teórico ....................................................................................................... 19 La Piel humana y el Proceso de Cicatrización ............................................................. 19 Úlceras Crónicas de Pie Diabético ............................................................................... 21 Sistemas de Clasificación de las UCPD........................................................... 21 Alternativas Terapéuticas para las UCPD........................................................ 23 Apósitos Implementados en UCPD ............................................................................. 23 Hidrogeles y Celulosa Bacteriana ................................................................................ 24 Factores de Crecimiento y el Plasma Pobre en Plaquetas (PPP) ................................. 27 Inmovilización de Biomoléculas en Hidrogeles .......................................................... 28 Capacidad de Inmovilización de Moléculas en Redes Tridimensionales .................... 29 Capacidad de Liberación de Moléculas Inmovilizadas en Redes Tridimensionales ... 29 Capítulo 3. Estado del Arte ...................................................................................................... 31 Capítulo 4. Metodología .......................................................................................................... 35 Extracción de PPP a partir de Muestras Sanguíneas Humanas .................................... 35 Síntesis de CB .............................................................................................................. 35 Inmovilización de Factores de Crecimiento Derivados de PPP en Hidrogeles de CB 36 Caracterización Mecánica de los Hidrogeles Funcionalizados de CB......................... 38 Liberación de Factores de Crecimiento Inmovilizados en los Hidrogeles de CB ....... 39 Cuantificación de la Concentración Total de Factores de Crecimiento ....................... 40 Análisis Estadísticos .................................................................................................... 41 Capítulo 5. Resultados y Análisis de los Resultados ............................................................... 42 Resultados .................................................................................................................... 42 Síntesis y Fabricación de Hidrogeles de CB .................................................... 42 Inmovilización de Factores de Crecimiento Derivados de PPP en hidrogeles de CB .................................................................................................................... 44 Liberación de Factores de Crecimiento Inmovilizados en los Hidrogeles de CB .......................................................................................................................... 48 Caracterización Mecánica de los Hidrogeles de CB ........................................ 55 Análisis de Resultados ................................................................................................. 59 Capítulo 6. Conclusiones y Recomendaciones ........................................................................ 63 Referencias ............................................................................................................................... 64 Anexos ..................................................................................................................................... 74PregradoChronic diabetic foot ulcers (CDFUs) are wounds that present cellular alteration and biochemical imbalance leading to delayed healing and, in 40% of cases, to stages of necrosis and amputation. Conventional treatments for CDFUs are usually effective 50% of the time; however, in the case of dressing-type coverage, its effectiveness is reduced given the absence of a matrix for cell proliferation, in addition to altering the humidity in the wound, therefore, the need arises to formulate treatments with greater effectiveness in healing. In this project, bacterial cellulose (BC) hydrogels functionalized with growth factors derived from platelet poor plasma (PPP) were made, in order to take advantage of the structural and biocompatible properties of BC, in addition to its advantages in wound healing. provided by growth factors. The BC hydrogels were obtained after 7 days of cultivation of the Gluconacetobacter-xylinus bacteria inoculum under static conditions in 3 different culture media (HS, MC and HSMC). After this, the samples of said hydrogels were impregnated with PPP solutions at different concentrations (0, 25, 50, 75 and 100%) for periods of 6, 12 and 24 h, and the immobilization capacity (Ci) was estimated. of growth factors for each of these times. Subsequently, the release of immobilized growth factors in the samples was studied by incubating them at 37 °C in PBS solution for 48 h, and the release capacity (Cl) was estimated at 4 and 48 h. Additionally, the compression modulus of the BC hydrogels functionalized with PPP was calculated by means of compression tests. The Ci results indicate that the hydrogel samples cultured in HS medium immobilize a greater amount of growth factors compared to the samples produced in MC and HSMC media, the latter showing similar Ci values. Similarly, the BC hydrogels that present a better Cl correspond to those obtained in HS medium. The Ci and Cl of the functionalized BC hydrogels are directly related to each other, so the hydrogels with the highest Ci are consequently those with the highest Cl. In turn, the Ci and Cl are directly proportional to the concentration of PPP and at the time of immobilization. Regarding the compression modulus, values were found in the ranges of 0.27 - 2.77 MPa, 0.89 - 1.18 MPa and 0.51 - 1.21 MPa for the samples obtained in the HS, MC and HSMC media, respectively. It is concluded that BC hydrogels functionalized with PPP, especially those produced in HS medium, could be used in the future as a potential treatment for CDFUs due to their behavior of immobilization and release of beneficial biomolecules for wound healing and their similarity in terms of mechanical behavior compared to values of the compressive modulus of the native tissue.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Fabricación de hidrogeles de celulosa bacteriana funcionalizados con factores de crecimiento derivados de plasma pobre en plaquetas con potencial uso en el tratamiento de úlceras crónicas de pie diabéticoFabrication of functionalized bacterial cellulose hydrogels with growth factors. growth derived from platelet-poor plasma with potential use in the treatment of chronic diabetic foot ulcersIngeniero BiomédicoUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería Biomédicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPBiomedical engineeringEngineeringMedical electronicsBiological physicsBioengineeringMedical instruments and apparatusMedicineBiomedicalClinical engineeringImmobilization capacityRelease capacityBacterial celluloseGrowth factorsHydrogelsBlood proteinsBlood plasmaFoot diseasesDiabetic footPeripheral vascular diseasesIngeniería biomédicaIngenieríaBiofísicaBioingenieríaMedicinaBiomédicaProteínas de la sangrePlasma sanguíneoEnfermedades de los piesPie diabéticoEnfermedades vasculares periféricasIngeniería clínicaElectrónica médicaInstrumentos y aparatos médicosCapacidad de inmovilizaciónCelulosa bacterianaFactores de crecimientoHidrogelesCapacidad de liberaciónABS Bimedica. 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