Desarrollo de un andamio con potencial aplicación para regeneración del ligamento anterior cruzado
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2025-05
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Resumen
Las lesiones del Ligamento Cruzado Anterior representan uno de los problemas musculoesqueléticos más comunes en la población activa, con limitaciones significativas en los procedimientos y materiales que se utilizan actualmente para este problema. En este documento se describe el desarrollo de un andamio biocompatible que busca replicar las propiedades mecánicas para la regeneración del ligamento basado en un composito de ácido poliláctico y policaprolactona, con el objetivo de superar las limitaciones de los tratamientos actuales. La investigación incluye la selección de biomateriales, priorizando elasticidad y resistencia a la tracción, la obtención del andamio y su caracterización mediante pruebas mecánicas. Se emplearon metodologías como solvent casting, solvent casting con baño de nitrógeno y electrospinning, evaluando diferentes proporciones de los polímeros seleccionados (90:10, 85:15, 70:30, 50:50).
La caracterización fisicoquímica se realizó mediante espectroscopía infrarroja para confirmar la interacción molecular entre componentes, complementada con análisis morfológico a través de microscopía óptica y estereoscopía. Las propiedades mecánicas se evaluaron mediante ensayos de tracción y compresión siguiendo protocolos estandarizados. Los resultados mostraron que la proporción 70:30 con temperaturas de disolución de 60°C y secado en ultracongelador, alcanzando el mejor equilibrio con los resultados de las pruebas mecánicas entre resistencia a la tracción (hasta 2968,044 N/m²) y elasticidad (≈32 N/mm²), imitando las propiedades mecánicas del tejido nativo. Morfológicamente las micrografías ópticas mostraron superficies lisas y bordes definidos sin fisuras críticas, mientras la estereoscopía evidenció homogeneidad estructural. El proyecto detalla el procedimiento en el planteamiento del problema, los fundamentos teóricos, la metodología paso a paso y los resultados obtenidos por cada objetivo propuesto.
Descripción
Abstract
Anterior cruciate ligament injuries represent one of the most common musculoskeletal problems in the working population, with significant limitations in the procedures and materials currently used for this problem. This paper describes the development of a biocompatible scaffold that seeks to replicate the biomechanical properties for ligament regeneration based on a polylactic acid and polycaprolactone composite, with the aim of overcoming the limitations of current treatments. The research includes the selection of biomaterials, prioritizing elasticity and tensile strength, the obtaining of the scaffold and its characterization by mechanical tests. Methodologies such as solvent casting, solvent casting with nitrogen bath and electrospinning were used, evaluating different proportions of the selected polymers (90:10, 85:15, 70:30, 50:50).
The physicochemical characterization was performed by infrared spectroscopy to confirm the molecular interaction between components, complemented by morphological analysis through optical microscopy and stereoscopy. Biomechanical properties were evaluated by tensile and compression tests following standardized protocols. The results showed that the 70:30 ratio with dissolution temperatures of 60°C and ultrafreeze drying, reaching the best balance with mechanical test results between tensile strength (up to 2968.044 N/m²) and elasticity (≈32 N/mm²), mimicking the biomechanical properties of the native tissue. Morphologically, optical micrographs showed smooth surfaces and defined edges without critical cracks, while stereoscopy evidenced structural homogeneity. The project details the procedure in the problem statement, the theoretical foundations, the step-by-step methodology and the results obtained for each proposed objective.
Palabras clave
Andamio, Ligamento Cruzado Anterior, Ácido Poliláctico, Policaprolactona, Propiedades Mecánicas
Keywords
Scaffold, Anterior Cruciate Ligament, Polylactic Acid, Polycaprolactone, Mechanical Properties