Modificación de scaffolds poliméricos a base de PEG mediante la incorporación de puntos de carbono y nanohidroxipatita para aplicaciones de regeneración de tejidos óseos
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Bone failures represent a major problem in engineering and medicine due to the clinical complexities and the mechanical and biological needs of the tissue to be regenerated. Bone grafts are currently the most widely implemented solution, however, they present a series of limitations in the treatment of large bone defects. For this reason, the search for new and more effective technologies for treatment has been promoted, such as the use of three-dimensional porous structures, called scaffolds, with physical and chemical properties similar to natural tissue, which represent a reliable alternative for the regenerative treatment of bone. Through their porous structure, scaffolds allow nutrient exchange, vascularization and cell migration, which facilitates their use as a guide to improve osteoconduction and osteoinduction of the tissue.Hydroxyapatite is a material that is naturally found in the mineral component of bone, facilitating bioactivity and therefore the incorporation of the material into the organism. On the other hand, advances in the use of nanotechnology and nanomaterials in the medical field, such as nanoscale materials like carbon dots, have gained strength in their implementation as promoters of the improvement of biological and mechanical properties thanks to their excellent properties of biocompatibility, luminescence, colloidal stability and their functional groups that improve the mechanical strength of the structure.The objective of this project is to improve the biological and mechanical properties of polymeric scaffolds of polyethylene glycol with carbon dots embedded in nanohydroxyapatite, in order to evaluate the viability of these structures in bone tissue regeneration applications. The methodology to be implemented is divided into two parts, the synthesis of the foam and nanoparticles, and the preliminary characterization of their morphological, biological and mechanical properties, with the objective of determining the effectiveness of the structure at the defect site. It is expected that the use of these two materials together will increase the biological interactions of the structure and optimize the mechanical load-bearing properties, favoring the functionality of the foam.
Las fallas óseas representan un gran problema en la ingeniería y la medicina debido a las complejidades clínicas y las necesidades mecánicas y biológicas del tejido a regenerar. Los injertos óseos figuran la solución mas implementada en la actualidad, no obstante, presentan una serie de limitaciones en el tratamiento de defectos óseos de gran tamaño. Es por esto que, se ha impulsado la búsqueda de nuevas tecnologías más efectivas para el tratamiento, tales como el uso de estructuras porosas tridimensionales, llamadas scaffolds, con propiedades físicas y químicas similares al tejido natural, que representan una alternativa confiable para el tratamiento regenerativo del hueso. Los scaffolds por medio de su estructura porosa permiten el recambio de nutrientes, la vascularización y la migración celular, lo que facilita su uso como guía para mejorar la osteoconducción y osteoinducción del tejido. La hidroxipatita es un material que se encuentran naturalmente en el componente mineral del hueso, facilitando la bioactividad y por ende la incorporación del material en el organismo. Por otra parte, los avances en el uso de la nanotecnología y nanomateriales en el campo médico, como por ejemplo los materiales a escala nanométrica como los puntos de carbono, han ganado fuerza en su implementación como promotores del mejoramiento de propiedades biológicas y mecánicas gracias a sus excelentes propiedades de biocompatibilidad, luminiscencia, estabilidad coloidal y sus grupos funcionales que mejoran la resistencia mecánica de la estructura. Este proyecto tiene como objetivo el mejoramiento de las propiedades biológicas y mecánicas de scaffolds poliméricos de polietilengilcol con puntos de carbono embebidos en nanohidroxipatita, con el fin de evaluar la viabilidad de estas estructuras en aplicaciones de regeneración en tejidos óseos. La metodología por implementar se divide en dos partes, la síntesis de la espuma y las nanopartículas, y la caracterización preliminar de sus propiedades morfológicas, biológicas y mecánicas, con el objetivo de determinar la efectividad de la estructura en el sitio del defecto. Se espera que con el uso de esto dos materiales en conjunto se incrementen las interacciones biológicas de la estructura y se optimicen las propiedades mecánicas de carga, favoreciendo la funcionalidad de la espuma.
