Desarrollo de nuevos hidrogeles para aplicaciones biomédicas

Abstract

[Resumen] Los hidrogeles son biomateriales que han recibido una considerable atención como candidatos para un amplio rango de aplicaciones biomédicas. Es por esto, que el diseño de hidrogeles con características óptimas es fundamental para progresar en el área de biomateriales funcionales. El objetivo de esta tesis fue el desarrollo y la caracterización de nuevos hidrogeles basados en biopolímeros para aplicaciones biomédicas como liberación de fármacos, reparación de tejidos y curación de heridas. Para esto, se seleccionaron polímeros sintéticos y naturales para la preparación de hidrogeles interpenetrados y semi-interpenetrados, hidrogeles compuestos incorporando micropartículas e hidrogeles físicos. En primer lugar, se obtuvieron hidrogeles mediante el encapsulamiento de quitosano, pectina o κ-carragenina en hidrogeles a base de metacrilato para mejorar sus propiedades mecánicas y de hinchamiento. En segundo lugar, se preparó un hidrogel compuesto en base a micropartículas de poli(hidroxibutirato-co-hidroxivalerato) cargadas en un hidrogel de κ-carragenina y goma de algarrobo como vehículo de administración dual de fármacos poco solubles en agua. Finalmente, se preparó un hidrogel inyectable que combina iota y kappa carrageninas, goma de algarrobo y gelatina, el cual podría ser útil en la cicatrización de heridas y la reparación de tejidos. Así, la combinación de polímeros de distinto origen y el empleo de diferentes métodos de preparación y tipos de entrecruzamiento permitió obtener hidrogeles con las propiedades adecuadas para un potencial uso en determinadas aplicaciones, como la liberación de fármacos, reparación de tejidos y curación de heridas

[Resumo] Os hidroxeles son biomateriais que recibiron unha considerable atención como candidatos para un amplo rango de aplicacións biomédicas. É por isto, que o deseño de hidroxeles con características óptimas é fundamental para progresar na área de biomateriais funcionais. O obxectivo desta tese foi o desenvolvemento e a caracterización de novos hidroxeles baseados en biopolímeros para aplicacións biomédicas como liberación de fármacos, reparación de tecidos e curación de feridas. Para isto, seleccionáronse polímeros sintéticos e naturais para a preparación de hidroxeles interpenetrados e semi- interpenetrados, hidroxeles compostos incorporando micropartículas e hidroxeles físicos. En primeiro lugar, obtivéronse hidroxeles mediante o encapsulamento de quitosano, pectina ou κ- carragenina en hidroxeles a base de metacrilato para mellorar as súas propiedades mecánicas e de inchamento. En segundo lugar, preparouse un hidroxel composto en base a micropartículas de poli(hidroxibutirato- co- hidroxivalerato) cargadas nun hidroxel de κ- carragenina e goma de algarrobo como vehículo de administración dual de fármacos pouco solubles en auga. Finalmente, preparouse un hidroxel inxectable que combina iota e kappa carrageninas, goma de algarrobo e xelatina, o cal podería ser útil na cicatrización de feridas e a reparación de tecidos. Así, a combinación de polímeros de distinto orixe e o emprego de diferentes métodos de preparación e tipos de entrecruzamento permitiu obter hidroxeles coas propiedades axeitadas para un potencial uso en determinadas aplicacións, como a liberación de fármacos, a reparación de tecidos e a curación de feridas.

[Abstract] Hydrogels are biomaterials that have received increasing attention as candidate for a wide range of biomedical applications. Therefore, the design of hydrogels with optimal characteristics is fundamental to progress in the area of functional biomaterials. The objective of this thesis was the development and characterization of novel biopolymer-based hydrogels for biomedical applications such as drug delivery, tissue repair and wound healing. For this purpose, synthetic and natural polymers were selected for the preparation of interpenetrating and semi-interpenetrating polymer networks, composite hydrogels incorporating microparticles and physical hydrogels. Firstly, hydrogels were obtained by the entrapment of chitosan, pectin or κ-carrageenan within methacrylate- based hydrogels to improve their swelling and the mechanical properties. Secondly, a composite hydrogel based on PHBV microparticles loaded in κ-carrageenan/locust bean gum hydrogel was prepared as a dual delivery carrier of poorly water soluble drugs. Finally, an injectable hydrogel was prepared by combining of iota and kappa carrageenan, locust bean gum and gelatin, which could be useful in wound healing and tissue repair. Thus, the combination of polymers of different origin and the use of distinct preparation methods and crosslinkings led to hydrogels with the suitable properties for potential use in some applications, such as drug delivery, tissue repair and wound healing.