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Reticulación de biopolímeros para aplicaciones biomédicas
Jossie Morales
Crosslinking / Reticulamiento / Entrecruzamiento
0Hay al menos 4 factores que determinan las propiedades de un polímero:
0 El grado de polimerización.0 El Grado de cristalinidad.0 El grado de reticulación o entrecruzamiento.0 El grado de rigidez que poseen intrínsecamente las cadenas
poliméricas.
Propiedades de los polímeros
J. C. A. Garritz, «De los átomos a las moléculas,» de QUÍMICA, México, PEARSON, Prentice Hall, 1998, pp. 509-510.
Introducción
ProteínasPolisacáridos
Biopolímeros sintéticos
Biomateriales
Propiedades mecánicas &
estabilidad en ambientes acuosos
Carecen
Aplicaciones biomédicas
0Glutaraldehído.
0Reticular condicionesHúmedas/secas
Poli (Ácidos
carboxílicos)
Propiedades de tracción
Estabilidad en condiciones
acuosas
Promover la unión celular
Promover la proliferación
Biomateriales derivados de biopolímeros
Biopolímeros
• Celulosa• Almidón• Colágeno• Seda• Quitosano• Poli (Ácido láctico)
• Películas• Fibras• Hidrogeles,• Estructuras 2D y 3D• Micro y nanopartículas
Características ventajosas:• Citocompatibilidad• Capacidad de degradar en el cuerpo
sin liberar sustancias nocivas.
Aplicaciones :• in vitro • in vivo
0 Figura 1. Esquema de las formas más comunes de los andamios utilizados para la ingeniería de tejidos / liberación controlada de fármacos. Se muestra la relativa facilidad con la que las células pueden penetrar en los andamios; las nanopartículas se representan como el interior de las células.
0Aunque varios tipos de biopolímeros se han utilizado para la fabricación de biomateriales, proteínas tales como :0 Albúmina0 Colágeno0 SedaSon preferibles para aplicaciones médicas debido a su alta biocompatibilidad.
Las proteínas contienen grupos funcionales abundantes que facilitan la carga y liberación de fármacos, genes, y nutracéuticos.
Reticulación ha sido el método más común para superar las limitaciones de los
biomateriales
Ventajas
Incrementan peso molecular
Propiedades mecánicas superiores
Mejor estabilidad
0 Figura 2. Representación esquemática de los tres métodos de reticulación. (A) Química entrecruzamiento con el reticulante incorporado a al vínculo. (B) Química entrecruzamiento con el reticulante no integradas en el vínculo. (C) reticulación física. De reticulación (D) enzimática.
0 Tabla 1. Evaluación de los reticulantes, métodos de reticulación, y biomateriales que han sido citotoxicamente desarrollados, las propiedades mecánicas y la estabilidad acuosa para aplicaciones biomédicas
Recuadro 1. El glutaraldehídoEl glutaraldehído ha sido ampliamente utilizado para reticular biopolímeros para aplicaciones médicas. Sin embargo, se han publicado resultados contradictorios sobre la citotoxicidad de biomateriales reticulados con glutaraldehído. Además, el glutaraldehído es difícil de manejar durante la reticulación debido a su olor acre y baja presión de vapor.
La mayoría de los publicaciones sobre reticulación con glutaraldehído se han llevado base estudios In vitro, mientras que es necesario para la comprensión significativa de la citotoxicidad y el potencial de los materiales reticulados con glutaraldehído en aplicaciones médicas una evaluación In vivo de los materiales reticulados.
[ ]OHC(CH2)3CHO
[8%]OHC(CH2)3CHO
Recuadro 2. Los ácidos carboxílicos
Poli (ácidos carboxílicos) puede reaccionar con grupos hidroxilo y amina, y por lo tanto se pueden reticular polisacáridos y proteínas.
Las proteínas reticuladas con ácidos carboxílicos han demostrado ser biocompatible y para proporcionar las mejoras deseadas en las propiedades de ambas proteínas y los biomateriales basados en carbohidratos.
Convencionalmente, el ácido carboxílico reticulado (con al menos tres grupos carboxílicos) se consideró que sólo se produce a alta temperatura (150-175°C) y en presencia de catalizadores.
Estudios recientes han demostrado que los ácidos carboxílicos incluso con dos grupos carboxílicos pueden ser biopolímeros reticulados en condiciones húmedas y secas y sin la necesidad de un catalizador potencialmente citotóxico.
Estudios In vitro han demostrado que las fibras, películas, electrospun y estructuras de fases separadas pueden ser reticuladas con ácido cítrico.
La investigación adicional utilizando enfoques In vivo debe llevarse a cabo para probar la biocompatibilidad y la idoneidad de los biomateriales reticulados con ácidos carboxílicos para aplicaciones médicas
En esta revisión…
0 Particular énfasis se ha puesto en biomateriales basados en proteínas, ya que tienen una mejor biocompatibilidad que los biomateriales basados en polímeros sintéticos, pero son menos estables en medios acuosos y por lo tanto, necesitan reticularse.
Aplicaciones médicas
Técnicas para reticular mat. biopoliméricos
Productos químicos
Biopolímeros reticulados para formar películas y membranas 1.
Películas0 Las películas son probablemente la estructura biomaterial más fácil de
fabricar y, por lo tanto, la mayoría de polímeros naturales y sintéticos se han realizado en películas para ingeniería de tejidos, de liberación controlada, y otras aplicaciones médicas.
0 Las películas hechas a partir de una mayoría de los biopolímeros incluyendo el colágeno, una de las proteínas más ampliamente utilizados para aplicaciones médicas, tienen relativamente pobres propiedades mecánicas y son inestables y se disuelven rápidamente en agua o soluciones acuosas.
El requisito principal de la reticulación es mejorar la capacidad de las las propiedades mecánicas y la resistencia a la degradación.
0 EDC / NHS: [N-etil-N0- (3- (dimetilamino) propil) carbodiimida / N-hidroxisuccinimida]
Reticulación de colágeno •EDC / NHS•Cloruros de ácido
Resultado•Aumento de la resistencia de atracción hasta de un 57%•Aumento en el módulo de casi 17 veces•El grado de aumento podría ser controlado mediante la variación de las condiciones de reticulación
Pero… •Aunque la mejora satisfactoria en las propiedades mecánicas y la estabilidad acuosa se obtuvo después de la reticulación, la citotoxicidad potencial de los materiales reticulados no se investigó
0 Para evitar los cambios indeseables y efectos secundarios posibles de reticulantes químicos, también se han utilizado acercamientos físicos de reticulación de películas de colágeno.
La combinación de la glucosa y la reticulación UV proporcionan un efecto sinérgico, y la mejora de las propiedades mecánicas y la disminución de la degradación enzimática.
Esperaban que los radicales libres formados por UV Mejorar
Formaran reactivos
Moléculas lineales de glucosaGlucosaReticuladasRadiación UV
La reticulaci
ón
Películas de colágeno
0 Del mismo modo, reticulantes naturales tales como proantocianidina (PA) aumentaron la resistencia térmica y resistencia a la degradación enzimática de las películas de colágeno después de la reticulación, sin afectar a su citocompatibilidad.
Varias semanas después de la implantación subcutánea, las membranas reticuladas-PA mostraron considerablemente mayor penetración de fibroblastos sin ninguna desintegración de tejido.
0 Además de PA, otros reticulantes naturales (genipina, (proantocianidinas), delmosine) están disponibles, pero sólo pocos estudios se han realizado sobre la comprensión de la eficiencia y la citotoxicidad de estos reticulantes naturales para la reticulación de biomateriales.
La reticulación de los biomateriales con poros y esponjas como estructuras 2.
Las esponjas son estructuras
porosas 3D que se han usado como andamios para el
cultivo de los osteoblastos para la formación de
hueso, la ingeniería de
tejidos de diente y varias otras
aplicaciones.
Debido a su estructura porosa, esponjas tienen
propiedades mecánicas pobres
y pobre estabilidad en
ambientes acuosos y por lo tanto necesitan ser reticulado.
Esponjas de colágeno
reticulado con EDC / NHS con la adición de lisina, ácido glutámico,
glicina o difenilfosforilazida
(DPPA) habían mejorado la
estabilidad térmica y una menor tasa
de biodegradación.
La reticulación de UV /
glutaraldehído fue capaz de
proporcionar una buena estabilidad
a esponjas de colágeno, y
promovió la unión celular.
Lin Z, Solomon KL, Zhang X, Pavlos NJ, Abel T, Willers C, Dai K, Xu J, Zheng Q, Zheng M. In vitro Evaluation of Natural Marine Sponge Collagen as a Scaffold for Bone Tissue Engineering. Int J Biol Sci 2011; 7(7):968-977. doi:10.7150/ijbs.7.968. Available from http://www.ijbs.com/v07p0968.htm
Se desarrollaron andamios porosos mezclados con colágeno / quitosano y se trataron con glutaraldehído para mejorar sus propiedades mecánicas y la estabilidad
Una estructura 3D interconectada de los andamios se mantuvo después de la reticulación, pero el tamaño del poro aumentó de 100 mM a > 200 mM y se formó una estructura similar a una lámina debido a la fusión de los poros más pequeños en los poros más grandes
Se observó un fenómeno similar cuando los andamios de colágeno / quitosano se reticularon con genipina, un agente de reticulación natural
La reducción de la hinchazón y la disminución de la degradación enzimática se observaron sin afectar a la viabilidad celular
0 Desarrollo de Sistemas de reticulación híbrida fueron capaces de conservar la estructura nativa de colágeno, y la inclusión de PCL proporcionando la capacidad de controlar la degradación y propiedades mecánicas; También se le hizo esto a las esponjas para el desarrollo de apósitos para heridas y membranas periodontales.
0 Biocompatibilidad de esponjas reticuladas:
0 La aplicación de esponjas hechas de biopolímeros también puede ser limitada, a diferencia de las estructuras porosas hechas de cerámica, debido a sus propiedades mecánicas y estabilidad.
Reticuladas Generar
UV
EDC/NHS
Composición terciaria de colágenoPCLHA
Membranas densas similares
a esponjas
Mezcla de …
In vivo ¿?In vitro
La reticulación de hidrogeles biopoliméricos 3.
Capacidad de
retener grandes
cantidades de H20
Hidrogeles
Ingeniería de Tejidos
Se utilizan
Fármacos
PéptidosProteínas
Administración
Reticulación en hidrogeles
Evita la disolución
Útil: apps In vitro e in vivo
¿Qué reticularon? Reticulado con aldehídos
Observaciones
Gelatina (Hidrogeles) Dialdehído dextrano Modulo de almacenamiento mayor
Geles de colágeno Glutaraldehído combinación con ácido carboxílico (ácido málico) y un dendrímero (EDC)
La reticulación disminuye la degradación enzimática y promovió la adhesión y el crecimiento de las células L929
0 Además del enfoque convencional de la reticulación con agentes de reticulación químicos, geles de colágeno destinado a la liberación controlada de BSA se han reticulado con la enzima transglutaminasa. Se confirmo la reticulación de los grupos amina en el colágeno por transglutaminasa, y la temperatura de desnaturalización del hidrogel aumentó de 38°C a 66°C que conduce a la reducción de estallido inicial y la liberación sostenida de BSA después de la reticulación.
Combinación de agentes
de reticulación
Hidrogeles de colágeno
reticulados con
dendrímeros como EDC
Resistencia similar a la
degradación de colagenasa vs glutardehído
Mayor resistencia ala degradación
Propiedades : Ingeniería de
tejidos
0 Para mejorar aún más las propiedades, el colágeno se ha mezclado con otros biopolímeros para desarrollar geles con mejor estabilidad y propiedades mecánicas.
¿Qué reticularon? Reticulado con… ObservacionesColágeno con gelatina Hidrogeles reticulados con
varias [glutaraldehído]Incrementaron las propiedades viscoelásticas del gel y el módulo de rotura sin causar toxicidad para las células de fibroblastos de ratón.
Hidrogeles de chitosan/colágeno
Glioxal y quitosano/ BSA, hidrogel reticulado con genipina
Mejoró las propiedades mecánicas y la inflamación dependiente del pH, y fueron citocompatibles.
Hidrogeles funcionales a base de dextrano
Epiclorhidrina y oxicloruro de fósforo
Tuvo una baja toxicidad y buena degradabilidad enzimática, pero no se llevaron a cabo cultivo de células o estudios de toxicidad.
0 Utilizando un enfoque único de doble reticulación (butanodiol diglicidil éter como agente de reticulación) y photopatterning, el ácido hialurónico se hizo en hidrogeles con hinchazón anisotrópica.
0 Los hidrogeles se hincharon varias veces su peso, pero fueron capaces de mantener su morfología. Tales hidrogeles de alto hinchamiento fueron sugeridas para ser útil para oftálmica, cicatrización de heridas, y otras aplicaciones médicas.
0 Del mismo modo, hinchazón (hasta 720 %) de los hidrogeles preparados a partir de celulosa podría ser controlada mediante la variación de las condiciones usadas para la reticulación con 1,2,3,4-butanotetracarboxílico dianhídrido de ácido, un ácido carboxílico con de cuatro carboxilo grupos.
0 Hidrogeles de alginato reticulados iónicamente usando iones de Ca2+ habían reducido la hinchazón, y fueron capaces de mantener sus propiedades mecánicas y la estabilidad dimensional de hasta por 8 semanas en un medio de Ca2 + ; la hinchazón era dependiente de la densidad de reticulación inicial, la concentración de alginato, y la composición química.
Estudio Doble reticulación : Preparación aminada & HA oxidado reticulado con genipina
¿Qué hicieron? Los hidrogeles reticulados fueron utilizados in vitro e in vivo donde el polímero que contenía la reticulación fue inyectado en ratones
¿Qué obtuvieron?
Modulo de compresion superior, perdida de masa inferior y una microestrutura compacta despues de la doble reticulación sin disminuir la biocompatibilidad
Objetivo Pretenden ser útiles como hidrogeles biodegradables e inyectables en ingeniería de tejido
0 Aunque se han llevado a cabo estudios In vivo con el fin de entender el potencial de los hidrogeles reticulados para aplicaciones médicas.
En la mayoría de los estudios sobre los hidrogeles…
Sabemos que la inflamación depende del pH de los hidrogeles
La información es escasa sobre la capacidad que tienen para cargar & liberar fármacos, apoyar la unión & crecimiento celular y para resistir la degradación en condiciones fisiológicas
El entrecruzamiento de las fibras gruesas (regulares)4.
*Depende del biopolímero usado
0 Además de películas, hidrogeles y esponjas, fibras con diámetros que van desde unos pocos hasta varios cientos de micrómetros, también se han desarrollado para aplicaciones médicas, en su mayoría como suturas y andamios para ingeniería de tejidos.
0 Un enfoque simple de fibras en desarrollo es disolver los polímeros y extruir los polímeros en forma de fibras utilizando un extrusor o en una jeringa y la aguja.
0 Del mismo modo, los biopolímeros termoplásticos pueden fundirse y extruirse utilizando un orificio o tobera de hilatura.
Fibras micro diámetro
Hilado de fibra
(Tradicional)
Húmedo
Por fusión
0 Un estudio comparativo sobre tratamientos físicos (tratamiento UV después de la deshidratación severa) y reticulación química (EDC) en las discusiones de colágeno auto ensamblados mostró que los tratamientos físicos aumentaron propiedades mecánicas pero disminuyó la migración celular, mientras que los hilos de carbodiimida entrecruzados tuvieron un menor incremento en la fuerza, pero mejoraron la adhesión celular.
Aumento casi 50 veces la
resistencia a la humedad
Mineralizaron: Cloruro de calcio &
fosfato de potasio
Reticularon usando EDC o
sulfo/NHS
Disolvió y convirtió en
fibras usando un tampón.
Colágeno tipo I.Tendones de cola de rata
0 Además del colágeno, también se han hecho fibras de proteínas vegetales como gluten de trigo y de soja para su uso en ingeniería de tejido, andamios para administración de fármacos.
0 Estas fibras tienen buenas propiedades mecánicas en condiciones secas, pero pobre estabilidad en condiciones acuosas, y por lo tanto han sido reticulado usando ácidos carboxílicos y otros agentes de reticulación .
0 Cuando los conductos fibrosos para la liberación de factores de crecimiento nervioso (NGFs) hechas de gelatina se reticularon con genipina, la tasa de entrega de NGF podría ser controlado variando la cantidad de agente de reticulación utilizado, sin comprometer la biocompatibilidad. Los conductos reticulados se considera ideal para la regeneración de nervios.
La reticulación de fibras ultrafinas5.
FIBRAS
VSRegulares Ultrafinas
Aprobadas para aplicaciones medicas
+ estudio
Propiedades únicas
…
…
0Electrospinning (electrohilado) es uno de los métodos más comunes para producir fibras ultrafinas.
0 Fibras electrohiladas desarrolladas a partir de biopolímeros se asemejan a la red fibrosa ultrafina en matrices extracelulares (ECM)
0 Se ha demostrado que las estructuras interconectadas en andamios electrohilados pueden promover la fijación y proliferación de células.
0 Sin embargo, las fibras electrohiladas de biopolímeros, especialmente proteínas, tienen escasa estabilidad del agua, sobre todo debido a su fina estructura y alta área de superficie.
0 Por lo tanto, la reticulación de fibras electrohiladas requieren de técnicas y enfoques de reticulación especiales.
Un nuevo método de reticulación in situ de fibras de colágeno electrohiladas(diámetros de 0.42 +- 0.11 mm) fue desarrollado usando EDC / NHS como agente de reticulación sin la necesidad de post-reticulación.
0 Muestras reticuladas mantuvieron su morfología, incluso después de estar en el agua, y las propiedades mecánicas de las fibras electrohiladas fueron similares a las del tejido nativo.
0 Debido a las dificultades de la utilización de soluciones acuosas para la reticulación de fibras electrohiladas, andamios de colágeno electrohilados han sido reticulado por exposición a vapor de glutaraldehído saturado.
…pero se han dado resultados contradictorios sobre la citotoxicidad de fibras de glutaraldehído reticulado.
Andamios reticulados
Mayor resistencia a la
tracciónDisminuyeron su
porosidad
0 Para superar la limitación de la citotoxicidad asociada con glutaraldehído, se ha utilizado acido cítrico como un reticulante biocompatible para fibras de colágeno electrohiladas. Sin embargo, un extensor de reticulación era necesario para reticular las fibras de colágeno electrohiladas con ácido cítrico debido a la limitada disponibilidad de los grupos funcionales libres.
0 La adición de glicerol (como un extensor de reticulación con gran número de grupos hidroxilo) ayudó a la formación de enlaces cruzados, y mejoró la resistencia y la estabilidad de las fibras electrohiladas.
0 Similarmente las fibras electrohiladas a base de colágeno, matrices electrohiladas hechas de zeína tienen propiedades de tracción relativamente débiles y también se disuelven rápidamente cuando se sumerge en soluciones acuosas.
0 La reticulación electrohiladas de matrices de zeína con ácido cítrico de diversas concentraciones proporciona matrices que conservaron su morfología incluso después de 15 días de incubación en PBS a 37.8°C.
0 Además, las muestras de zeína reticuladas con ácido cítrico tuvieron una mayor tasa de fijación y proliferación de fibroblastos que se hicieron andamios electrohilados de PLA.
0 Polisacáridos también se han utilizado para producir estructuras electrospun y se reticularon para mejorar su resistencia y estabilidad.
0 Fibras de quitosano electrohiladas (143-334 nm) reticulados con fosfato de glicerol (GP), tripolifosfato (TPP), y ácido tánico (TA) eran insolubles incluso en 1 M de ácido acético después de la inmersión durante 72 h, pero su citocompatibilidad no fue evaluada.
0 En contraste con los métodos usuales para la reticulación de fibras después del electrohilado, la posibilidad de la reticulación in situ de pullan (pululan)/ dextrano mezclado con metafosfato de trisódico (STMP) también se ha demostrado.
0 La reticulación disminuye la hinchazón y también promovió la viabilidad de los fibroblastos dérmicos humanos; También se observó la formación de fibras de estrés de actina, lo que sugiere posibles aplicaciones de las fibras reticuladas en la ingeniería de tejidos. Sin embargo, la reticulación in situ no es factible con la mayoría de agentes de reticulación o polímeros, y también puede dar lugar a cambios indeseables en las propiedades del material y disminución electrohilada.
0 Además de electrohilado, la separación de fases es otro método de fabricación de estructuras fibrosas ultrafinas de biopolímeros .
0 A diferencia de la estructura de capa por capa de materiales electrohiladas, estructuras de fases separadas han orientado al azar las fibras, y esto está más cerca de la estructura 3D de ECMs (extracellular matrix) que son estructuras producidas por electrohilado.
0 Sin embargo, el mantenimiento de la estructura 3D de fibras de fases separadas, sobre todo en condiciones acuosas, es un reto. La gelatina se hizo en fibras de fases separadas ultrafinas mediante separación de fases inducida térmicamente, y los andamios se entrecruzaron con EDC / NHS.
0 En otro enfoque, se utilizó un método de separación de fases de concentración ultra-baja para producir fibras ultrafinas 3D de gelatina que eran reticulados con ácido cítrico. Se observó una mejor compatibilidad y la infiltración celular en las fibras de gelatina reticuladas producidas por la separación de fases en comparación con electrohilado.
La reticulación micro- y nanopartículas 6.
0 Micro y nanopartículas desarrolladas a partir de biopolímeros son preferibles para metales y polímeros sintéticos y se han utilizado para la liberación in vivo de medicamentos y otros productos farmacéuticos.
0 Varios investigadores han demostrado que las nanopartículas hechas de biopolímeros pueden cargar grandes cantidades de medicamentos, se acumulan en tumores y otros órganos específicos, y proporcionan una entrega eficiente de las cargas útiles.
0 La baja estabilidad, la aglomeración y por consiguiente el aumento de tamaño de la partícula, y la degradación rápida en comparación con metales y nanopartículas a base de polímeros sintéticos son algunas de las principales limitaciones de nanopartículas biopoliméricas.
0 Modificaciones físicas y químicas considerables, incluyendo la reticulación se han hecho para mejorar el rendimiento de las nanopartículas poliméricas .
0 Nanopartículas de quitosano (<100 nm) reticuladas con glutaraldehído exhiben un mayor tamaño de partícula con niveles crecientes de reticulación.
0 Por vía intravenosa las partículas son inyectadas donde se encuentran en varios órganos de ratones, y también en cierta medida en la médula ósea.
0 El uso de la reticulación iónica (aniones sulfato o tripolifosfato), y la selección acida o condiciones neutras durante la liberación, es posible controlar la liberación de fármacos a partir de las nanopartículas de quitosano a un ritmo sostenido y en el nivel deseado.
0 A diferencia de la reticulación de glutaraldehído, la viabilidad de los fibroblastos no se vio afectada debido a la reticulación iónica de las nanopartículas .
0 Micropartículas de pululano carboximetílicos no reticuladas eran inestables y se desintegraron, mientras nanoparticulas de siloxano [3- (glicidoxipropil) trimetoxisilano (TMS)] reticuladas se mantuvieron estables; tanto como 1 g de fármaco por g de partículas se pudo cargar y la liberación retardada se podría lograr mediante la variación de las condiciones de liberación.
0 Las nanopartículas (30-140 nm) hechas a partir de ácido hialurónico (HA) y reticulado con 2,20 (etileno-dioxi) bis (etilamina) podría hincharse en medios acuosos, pero tenía una viscosidad significativamente baja - una característica preferible en aplicaciones de productos farmacéuticos.
0 Degradación controlable de microesferas de almidón (3 a 540 mm) se logró mediante la modulación de metafosfato de sodio y epiclorhidrina condiciones de reticulación.
0 Las partículas podrían ser reticuladas a temperatura ambiente, y la liberación de las drogas podría ser controlada por diferentes entrecruzamientos y las condiciones de liberación.
0 Del mismo modo, las micropartículas reticuladas de zinc-alginato son destinadas a la liberación controlada de BSA con Zn2+ y la morfología de las nanopartículas cambia, y la liberación de BSA esta regida por la reticulación y condiciones utilizadas para liberarlas.
0 Del mismo modo, la reticulación micropartículas de alginato-poloxámero en medio acuoso utilizando ZnSO4 aumentó el tamaño de las micropartículas de 10-15 mm, mientras que no hubo cambio en los diámetros cuando la reticulación se llevó a cabo usando CaCl2 en medios etanólicos debido a la insolubilidad de alginato en etanol y la menor alcalinidad de etanol.
0 Por lo tanto, la reticulación se podría utilizar para obtener partículas con el tamaño deseado para liberar por la mucosa fármacos de proteínas, incluyendo la entrega profunda en los pulmones.
0 La reticulación de nano y micropartículas a base de proteínas (Recuadro 3) es más difícil para el quitosano o almidón porque las proteínas son inherentemente inestables y son más susceptibles a la degradación.
0 En lugar de utilizar agentes químicos reticulantes, las microesferas de colágeno estaban reticuladas fotoquímicamente, y la cantidad de fotosensibilizador se utilizó para controlar el grado de liberación de BSA.
0 Fotoquímicamente se utilizaron microesferas de colágeno entrecruzado para encapsular BSA; se observó que la reticulación fotoquímica disminuyó la ráfaga inicial, pero no afectó la bioactividad de la proteína.
0 Las microesferas de colágeno y de gelatina reticuladas con carbodiimida con reticulaciones de longitud cero entre los grupos carboxilo y amina en el colágeno, tenía una correlación inversa entre la concentración de carbodiimida y la degradación enzimática.
Recuadro 3. Nanopartículas de proteínas
Nanopartículas a base de proteínas son los preferidos para la liberación controlada y otras aplicaciones médicas en vista de su biocompatibilidad y su capacidad para ser retenida en el sitio (tumores).
Sin embargo, nanopartículas de proteínas son inestables en ambientes fisiológicos. Estudios in vivo han demostrado que las nanopartículas de proteínas se acumulan principalmente en los riñones, mientras que es difícil para entregarlos a otros órganos.
El aumento de la estabilidad de las partículas a través de reticulación y funcionalización usando diferentes productos químicos y moléculas biológicas es necesaria para la prestación eficiente de las nanopartículas y, posteriormente, las cargas útiles a la ubicación deseada.
Más importante aún, es necesario contar con un mejor conocimiento del comportamiento de las nanopartículas en vivo y los requisitos para aplicaciones específicas. Debido a que es algo complicado y difícil de llevar a cabo experimentos in vivo, sería beneficioso para realizar estudios de modelado y simulación, y utilizar los resultados como base para el trabajo experimental.
0 Las tasas deseadas de la degradación para la aplicación específica en órganos de las perlas de gelatina podrían alcanzarse mediante el control de las condiciones de reticulación.
0 Las micropartículas a partir de proteínas de sorgo (kafirinas) reticulados con glutaraldehído tuvieron mayor unión de BMP-2 como resultado aumento el tamaño, aunque se espera que el aumento de tamaño para disminuir el área de superficie.
0 Aunque los estudios sobre el desarrollo y la reticulación nanopartículas biopoliméricos abordan el comportamiento inherente de nanopartículas, la relevancia de los datos reportados para aplicaciones biomédicas es limitado.
0 La mayoría de los investigadores utilizan métodos in vitro para analizar el potencial de las nanopartículas para la carga y la liberación de diversos productos farmacéuticos en condiciones in vitro.
0 Sin embargo, el estudio del comportamiento de las nanopartículas, especialmente con respecto a su aglomeración en la sangre, el tiempo de circulación, las respuestas inmunitarias, y la estabilidad en condiciones fisiológicas, será necesario obtener una comprensión significativa de la idoneidad de las nanopartículas para aplicaciones médicas.
Conclusiones y
perspectivas futuras Fin
A pesar de numerosos estudios, es difícil identificar un agente de reticulación ideal que puede proporcionar la mejora deseada a los materiales biopoliméricos destinados a aplicaciones médicas. Aunque algunos agentes de reticulación proporcionan la mejora deseada en las propiedades mecánicas y la estabilidad en ambientes acuosos, se han observado efectos adversos en la unión celular y la proliferación.
Variaciones considerables en las propiedades de los biopolímeros, los diferentes tipos de estructuras utilizadas para la reticulación, y la diversidad de las aplicaciones estudiadas hacen que sea poco práctico para comparar los resultados de diferentes estudios.
A pesar de las limitaciones conocidas, el glutaraldehído todavía parece ser el agente de reticulación más práctico. Sin embargo, estudios recientes revelan que los biomateriales reticulados con ácidos carboxílicos muestran tener un potencial para proporcionar la mejora requerida en propiedades y también para promover el apego y la proliferación de las células.
Será necesario realizar más investigaciones para obtener pruebas concluyentes sobre la idoneidad de los ácidos carboxílicos en reticulación de biopolímeros para aplicaciones médicas. En lugar de los estudios independientes realizados hasta el momento, una evaluación completa de reticulación de diversos biopolímeros y diferentes estructuras debe llevarse a cabo in vitro e in vivo para identificar un agente de reticulación universal para materiales biopoliméricos destinados a aplicaciones médicas.
