Diseño de un biomaterial tipo hidrogel como soporte para la microglía con potencial aplicación en la regeneración del sistema nervioso central
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2022
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Resumen
El sistema nervioso central es una red compleja de conexiones sinápticas que cumplen diversas funciones motoras, cognitivas y sensoriales en un individuo. Las lesiones en este sistema son particularmente difíciles de tratar debido a la poca capacidad de regeneración intrínseca del tejido. La aplicación de principios de ingeniería de tejidos junto con el diseño de biomateriales con características físicas y químicas específicas para el sistema ha proveído efectos que permitan modular el microambiente reactivo de la lesión. Este proyecto propuso el desarrollo de un biomaterial tipo hidrogel, que, cumpliendo los requerimientos biológicos del sistema, pueda servir como soporte para la microglía durante los procesos de regeneración. Los componentes de este biomaterial se definieron a través de una revisión sistemática, que permitió establecer una combinación de óxidos de grafeno, colágeno y quitosano. A partir de esta selección, se procedió a realizar el planteamiento de 2 diseños experimentales que permitiera evaluar los diferentes tratamientos aplicados, y a través de una serie de caracterizaciones morfológicas y topográficas por medio de microscopía electrónica de barrido, físicas como lo son el porcentaje de hinchamiento y pruebas reológicas y evaluaciones de composición por medio de espectrofotometría infrarroja por transformada de Fourier. Estas caracterizaciones permitieron la construcción de un análisis de superficie de respuesta que permitió identificar a la muestra M3Col2 como el biomaterial con la composición con las mejores características para servir como soporte para la microglía en procesos de regeneración nerviosa.
Descripción
Abstract
The central nervous system is a complex network of synaptic connections that is responsible for individuals’ motor, cognitive, and sensory functioning. Injuries caused to this system are particularly difficult to manage and treat due to its tissues' weak capacity to regenerate. The employment of tissue engineering principles in conjunction with the development of biomaterials with special physical and chemical properties for the system provided results that enabled the regulation of lesions’ reactive microenvironment. This project aimed to develop a hydrogel-type biomaterial that could assist microglia during regeneration processes, considering the biological requirements of the system. The components of this biomaterial were selected through a systematic inspection, which helped determine the combination of graphene oxides, collagen, and chitosan. After this, we proceeded to devise the structure of two experimental designs that facilitated evaluating the application of different treatments. Through a series of morphological and topographic characterizations, which were realized through scanning electron microscopy, rheological evaluations, physical evaluations such as the swelling percentage of the material, and composition analysis through EDX and FTIR, a response surface analysis was constructed, that identified M3Col2 as the biomaterial with a composition that demonstrated the best characteristics to support the microglia in nerve regeneration processes.
Palabras clave
Quitosano, Óxidos de grafeno, Colágeno, Regeneración, Microglía, Biomaterial, Hidrogel
Keywords
Chitosan, Graphene oxide, Collagen, Regeneration, Microglía, Biomaterial, Hydrogel