Evaluación de las propiedades mecánicas de hidrogeles a base de colágeno de piel de tilapia con potencial uso en el tratamiento de quemaduras de segundo grado
Las quemaduras son lesiones cutáneas que se pueden clasificar de acuerdo con la gravedad en: quemaduras de primer, segundo, tercer y cuarto grado. Los tratamientos actuales para las heridas de primer y segundo grado van desde hidrocoloides hasta hidrogeles y más recientemente se ha optado por el uso...
- Autores:
-
Ramírez Rojas, David Fernando
Ramírez Sánchez, Paula Juliana
Santos Soto, Javier Andrés
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2022
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
- Repositorio:
- Repositorio UNAB
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/16892
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/20.500.12749/16892
- Palabra clave:
- Biomedical engineering
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Medical electronics
Biological physics
Bioengineering
Medical instruments and apparatus
Medicine
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Clinical engineering
Collagen
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Burns
Gels
Mechanical properties
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Ingeniería biomédica
Ingeniería
Biofísica
Bioingeniería
Medicina
Biomédica
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Propiedades mecánicas
Salud pública
Ingeniería clínica
Electrónica médica
Instrumentos y aparatos médicos
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Pruebas mecánicas
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- License
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Evaluation of the mechanical properties of collagen-based hydrogels from tilapia skin with potential use in the treatment of second-degree burns |
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Las quemaduras son lesiones cutáneas que se pueden clasificar de acuerdo con la gravedad en: quemaduras de primer, segundo, tercer y cuarto grado. Los tratamientos actuales para las heridas de primer y segundo grado van desde hidrocoloides hasta hidrogeles y más recientemente se ha optado por el uso de piel de fuentes animales, entre los que se destaca la piel de tilapia (PT) por su alto contenido de colágeno tipo I y su alta biocompatibilidad, sin embargo, este tratamiento presenta algunas limitantes, como el desaprovechamiento del colágeno presente en la misma por la degradación que sufre durante su uso clínico y la deshidratación que sufre al ser aplicada por cierto periodo de tiempo (lo que genera una deshidratación también de la herida), que conlleva a debilitamiento y rotura de la misma. Lo anterior genera la necesidad de elaborar un tratamiento óptimo que evite la deshidratación de la PT y permita el aprovechamiento del colágeno presente en la misma. Por esta razón, en este estudio se desarrollaron hidrogeles a base de colágeno de PT a concentraciones de 1.5, 3 y 5 mg/ml, debido a que este tipo de andamios tienen una gran capacidad de retención de agua que permite mantener un entorno de herida hidratado y a su vez, al modular la concentración, se genera un aprovechamiento del colágeno. Las propiedades estructurales como el módulo de compresión, el hinchamiento y la contracción se evaluaron a partir de ensayos de compresión, la relación del cambio de peso y la relación volumétrica de hinchamiento, respectivamente. Los resultados obtenidos demuestran que los hidrogeles desarrollados, podrían tener un potencial uso en el tratamiento de quemaduras de primer y segundo grado, dado que las propiedades mecánicas obtenidas se asemejan a las de las capas de la piel afectadas por este tipo de heridas, también dado que estos hidrogeles tienen una alta capacidad de retención de agua, no son citotóxicos y podrían favorecen la proliferación celular, por lo que es posible conjeturar que pueden llegar a favorecer la cicatrización de quemaduras de primer y segundo grado. |
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Solarte David, Víctor Alfonso54590e96-eda3-4b43-9ffa-14bd35ed7d08Becerra Bayona, Silvia Milenaf59fde3b-924f-4fcc-96e9-5fd6250b2daeRamírez Rojas, David Fernandod5349bd4-659a-42e0-a804-446ed9f29c9eRamírez Sánchez, Paula Julianaa5c7d7a2-272b-4c10-95e1-2cc34a864a47Santos Soto, Javier Andrés48e23801-ce1c-4b72-ad6f-eab0d567056bSolarte David, Víctor Alfonso [0001329391]Becerra Bayona, Silvia Milena [0001568861]Becerra Bayona, Silvia Milena [5wr21EQAAAAJ]Solarte David, Víctor Alfonso [0000-0002-9856-1484]Becerra Bayona, Silvia Milena [0000-0002-4499-5885]Becerra Bayona, Silvia Milena [36522328100]Becerra Bayona, Silvia Milena [36522328100]Becerra Bayona, Silvia Milena [Silvia_Becerra-Bayona]Becerra Bayona, Silvia Milena [silvia-milena-becerra-bayona]Becerra Bayona, Silvia Milena [silvia-becerra-3174455a]ColombiaUNAB Campus Bucaramanga2022-07-11T18:38:32Z2022-07-11T18:38:32Z2022http://hdl.handle.net/20.500.12749/16892instname:Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABreponame:Repositorio Institucional UNABrepourl:https://repository.unab.edu.coLas quemaduras son lesiones cutáneas que se pueden clasificar de acuerdo con la gravedad en: quemaduras de primer, segundo, tercer y cuarto grado. Los tratamientos actuales para las heridas de primer y segundo grado van desde hidrocoloides hasta hidrogeles y más recientemente se ha optado por el uso de piel de fuentes animales, entre los que se destaca la piel de tilapia (PT) por su alto contenido de colágeno tipo I y su alta biocompatibilidad, sin embargo, este tratamiento presenta algunas limitantes, como el desaprovechamiento del colágeno presente en la misma por la degradación que sufre durante su uso clínico y la deshidratación que sufre al ser aplicada por cierto periodo de tiempo (lo que genera una deshidratación también de la herida), que conlleva a debilitamiento y rotura de la misma. Lo anterior genera la necesidad de elaborar un tratamiento óptimo que evite la deshidratación de la PT y permita el aprovechamiento del colágeno presente en la misma. Por esta razón, en este estudio se desarrollaron hidrogeles a base de colágeno de PT a concentraciones de 1.5, 3 y 5 mg/ml, debido a que este tipo de andamios tienen una gran capacidad de retención de agua que permite mantener un entorno de herida hidratado y a su vez, al modular la concentración, se genera un aprovechamiento del colágeno. Las propiedades estructurales como el módulo de compresión, el hinchamiento y la contracción se evaluaron a partir de ensayos de compresión, la relación del cambio de peso y la relación volumétrica de hinchamiento, respectivamente. Los resultados obtenidos demuestran que los hidrogeles desarrollados, podrían tener un potencial uso en el tratamiento de quemaduras de primer y segundo grado, dado que las propiedades mecánicas obtenidas se asemejan a las de las capas de la piel afectadas por este tipo de heridas, también dado que estos hidrogeles tienen una alta capacidad de retención de agua, no son citotóxicos y podrían favorecen la proliferación celular, por lo que es posible conjeturar que pueden llegar a favorecer la cicatrización de quemaduras de primer y segundo grado.Capítulo 1. Problema U Oportunidad ............................................................................................. 11 Introducción ........................................................................................................................ 11 Planteamiento Del Problema ............................................................................................... 12 Justificación ........................................................................................................................ 13 Pregunta Problema .............................................................................................................. 14 Objetivo General ................................................................................................................. 14 Objetivos Específicos .......................................................................................................... 14 Limitaciones Y Delimitaciones ........................................................................................... 15 Capítulo 2. Marco Teórico .............................................................................................................. 15 Quemaduras ........................................................................................................................ 15 Clasificación De Las Quemaduras .......................................................................... 16 Fisiopatología Local De Las Heridas Por Quemadura ........................................... 16 Apósitos Para Tratamiento De Quemaduras ........................................................... 18 Apósitos De Colágeno ........................................................................................................ 19 Tilapia ................................................................................................................................. 20 Morfología De La Piel De Tilapia .......................................................................... 20 Tilapia Roja ............................................................................................................. 21 Colágeno ............................................................................................................................. 23 Estructura ................................................................................................................ 23 Fuentes Y Aplicaciones .......................................................................................... 25 Proceso De Extracción Del Colágeno ..................................................................... 26 Hidrogeles ........................................................................................................................... 30 Hidrogeles A Base De Colágeno ............................................................................ 31 Fabricación De Hidrogeles De Colágeno ............................................................... 31 Capítulo 3. Estado Del Arte ............................................................................................................ 32 Capítulo 4. Metodología ................................................................................................................. 37 Extracción Del Colágeno De Piel De Tilapia Roja ............................................................. 37 Preparación De La PT ............................................................................................. 38 Blanqueamiento ...................................................................................................... 39 Desengrasado .......................................................................................................... 39 Hidrólisis Básica ..................................................................................................... 39 Extracción Ácida ..................................................................................................... 39 Precipitación Salina ................................................................................................ 40 Diálisis .................................................................................................................... 40 Liofilización ............................................................................................................ 40 Caracterización Del Colágeno Extraído De La PT ............................................................. 41 Rendimiento De Extracción De Colágeno Solubilizado En Ácido (ASC) ............. 41 Espectro De Absorción Ultravioleta (UV-VIS) ...................................................... 41 Espectroscopia Infrarroja Por Transformada De Fourier Con Reflectancia Total Atenuada (FTIR-ATR)............................................................................................ 42 Preparación De Hidrogeles ................................................................................................. 43 Cálculos Previos...................................................................................................... 43 Proceso De Preparación De Hidrogeles .................................................................. 44 Pruebas Mecánicas .............................................................................................................. 44 Pruebas De Hinchamiento................................................................................................... 46 Pruebas De Contracción ...................................................................................................... 46 Prueba de Citotoxicidad ...................................................................................................... 47 Prueba de proliferación de fibroblastos .................................................................. 47 Prueba de lixiviado ................................................................................................. 49 Análisis Estadísticos ........................................................................................................... 50 Capítulo 5. Resultados Y Análisis De Resultados .......................................................................... 51 Resultados ........................................................................................................................... 51 Extracción De Colágeno De La Piel De Tilapia Roja ............................................. 51 Espectro de absorción ultravioleta (UV-VIS) ......................................................... 59 Espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier con reflectancia total atenuada (FTIR-ATR) ............................................................................................. 60 Síntesis y fabricación de los hidrogeles de colágeno .............................................. 63 Caracterización mecánica de los hidrogeles de colágeno ....................................... 66 Evaluación de la capacidad de hinchamiento de los hidrogeles de colágeno de PT ................................................................................................................................. 71 Contracción de los hidrogeles de colágeno ............................................................. 75 Evaluación de la viabilidad celular en productos derivados del colágeno de PT ... 76 Análisis De Resultados ....................................................................................................... 78 Capítulo 6. Conclusiones Y Recomendaciones .............................................................................. 88 Referencias ...................................................................................................................................... 90 Anexos .......................................................................................................................................... 104PregradoBurns are skin lesions that can be classified according to his severity into first-, second-, third- and fourth-degree burns. Current treatments for first- and second-degree wounds range from hydrocolloids to hydrogels, recently the use of skin from animal sources has been chosen, among these the tilapia skin (PT, for its acronym in Spanish) for its high content of type I collagen and its high biocompatibility, however, this treatment has some limitations, such as the wasting of collagen type I and its high biocompatibility. However, this treatment has some limitations, such as the waste of the collagen present in the skin due to the degradation while its clinical use and the dehydration that occurs when is applied for a certain period (which also dehydrates the wound), leading to weakening and breakage of the wound. This generates the need to develop an optimal treatment that avoids dehydration of the PT and allows the use of the collagen present in it. For this reason, in this study, hydrogels based on PT collagen were developed at concentrations of 1.5, 3 and 5 mg/ml, due to the fact that this type of scaffolds have a high-water retention capacity that allows maintaining a hydrated wound environment and, also, by modulating the concentration, a collagen utilization is generated. Structural properties such as compressive modulus, swelling and shrinkage were evaluated from compression tests, weight change ratio and volumetric swelling ratio, respectively. The results obtained shows that the developed hydrogels could have a potential use in the treatment of first and second degree burns, given that the mechanical properties obtained resemble those of the skin layers affected by this type of wounds, also given that these hydrogels have a high water retention capacity, are not cytotoxic and could favor cell proliferation, so it is possible to conjecture that they could favor the healing of first and second degree burns.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_abf2Evaluación de las propiedades mecánicas de hidrogeles a base de colágeno de piel de tilapia con potencial uso en el tratamiento de quemaduras de segundo gradoEvaluation of the mechanical properties of collagen-based hydrogels from tilapia skin with potential use in the treatment of second-degree burnsIngeniero 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 engineeringCollagenHydrogelsMechanical testingBurnsGelsMechanical propertiesPublic healthIngeniería biomédicaIngenieríaBiofísicaBioingenieríaMedicinaBiomédicaGelesPropiedades mecánicasSalud públicaIngeniería clínicaElectrónica médicaInstrumentos y aparatos médicosColágenoHidrogelesPruebas mecánicasQuemadurasTilapiaAntoine, E. 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