Estudio de biocompatibilidad de biomateriales poliméricos compuestos de Policaprolactona y Biovidrio en distintas concentraciones, mediante análisis celulares, moleculares y físico-químicos, para su aplicación en ingeniería de tejidos

Abstract

Uno de los tejidos implicados en el deterioro con el envejecimiento a nivel mundial, es el tejido óseo, donde la remodelación ósea se ve afectada por distintas patologías. En este contexto, la ingeniería de tejidos se enfoca en el desarrollo de métodos que permiten regenerar tejidos dañados mediante el uso de células madre, biomateriales y factores de crecimiento. Dentro de los biomateriales estudiados para regeneración ósea, se destaca la combinación de policaprolactona (PCL) y partículas bioactivas como el biovidrio (BG), con un alto potencial para aplicaciones médicas. La biocompatibilidad es esencial para el desarrollo de estos biomateriales, evitando respuestas adversas al momento de integrarlos en pacientes. Sin embargo, no se ha abordado de manera exhaustiva un análisis de biocompatibilidad para cuantificar y comprender la interacción entre células madre y el biomaterial. En este estudio, se fabricaron biomateriales de PCL y BG para estudiar el efecto de la adición de distintas concentraciones de BG (0, 10 y 20%) sobre la biocompatibilidad. Mediante imágenes SEM, análisis EDS y XRD, se realizó una caracterización físico-química de los biomateriales, confirmando la presencia de elementos y fases de cristalinidad propios del PCL y BG. En el ámbito de la biocompatibilidad, se realizaron tratamientos superficiales con acetona en los biomateriales para favorecer la adhesión celular, mejorando significativamente en células sembradas sobre PCL con 10% de BG, evidenciándose un aumento tras 24 horas del sembrado al compararse con la adhesión celular en biomateriales sin tratar. Se realizaron análisis de viabilidad/citotoxicidad, proliferación y cambios morfológicos de hGMSC al interactuar sobre los biomateriales compuestos de PCL y BG, mediante técnicas de análisis de actividad metabólica y marcajes moleculares y celulares específicos. Mediante ensayos MTS y marcaje de células vivas y muertas, se reveló que el grupo con 20% de BG presentó un 60% de muerte celular, con una baja viabilidad hasta el día 14 del sembrado. Se detectó un aumento significativo en la proliferación de hGMSC en PCL y PCL con 10% de BG a los días 7 y 14 tras el marcaje de la proteína Ki67 como indicador de proliferación. Tras el marcaje de filamentos de actina y cuantificación de descriptores de morfología (circularidad, AR, redondez y solidez) se observaron cambios morfológicos en las células durante el proceso de adhesión sobre PCL y PCL con 10% de BG, como formación de protrusiones y organización de filamentos de actina, presentando alta variabilidad morfológica de las células cuantificadas para ambos grupos. Estos resultados revelan la importancia de optimizar la concentración de BG para evitar toxicidad y mejorar las propiedades biológicas de biomateriales para futuras aplicaciones clínicas