Maestría en Ingeniería Biomédica

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Examinando Maestría en Ingeniería Biomédica por Autor "Echeverri Cuartas, Claudia Elena"

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    PublicaciónAcceso abierto
    Andamios para cultivo de células productoras de insulina.
    (Universidad EIA, 2021) Sánchez Cardona, Yesenia; Londoño López, Martha Elena; Echeverri Cuartas, Claudia Elena; Rocío Moreno, Natalia; Echeverri Cuartas, Claudia Elena
    La diabetes se ha convertido en un problema a nivel mundial, no solo por su mortalidad, incidencia y prevalencia. sino por las complicaciones de salud, que recaen sobre las personas que la padecen, afectando su calidad de vida, empeorando su condición y aumentando los riesgos de discapacidad. Actualmente existen 463 millones de diabéticos adultos en el mundo y 1,1 millones de niños y adolescentes menores de 20 años. Se espera que la cifra de adultos diabéticos aumente a 700 millones para 2045 (International Diabetes Federation (FID), 2019). Se han identificado varios tipos de diabetes, siendo las más comunes y prevalentes la diabetes mellitus tipo 1 y tipo 2. En estas se ven afectadas las células β disminuyendo la masa celular en un 70-100 % en la primera y de un 10-64 % en la segunda. En la actualidad se han utilizado varios materiales de origen naturales o sintéticos para elaboración de andamios con el fin de aumentar la replicación de estas células preexistentes o mejorar su función in vivo e in vitro (Saik-kia K. Goh et al., 2013). Sin embargo, la mayoría de estos andamios no imitan la complejidad de la composición y estructura de la MEC pancreática, no favorecen las adhesiones focales y las interacciones célula-célula o célula -material. Por lo cual aún sigue siendo un problema complejo mantener estas células en cultivo debido a sus complejos mecanismos de regulación, su dependencia de oxígeno, la arquitectura de su entorno nativo, el trasporte de nutrientes y la baja tasa de proliferación in vivo e in vitro (Cheng et al., 2011). Se prepararon andamios en diferentes proporciones en peso de quitosano (Q), gelatina (Ge) y alcohol polivinílico (PVA) mediante ciclos de congelación-descongelación y liofilización, para su uso en el cultivo de células β. Una vez obtenida los andamios se implementaron técnicas de caracterización como FTIR, SEM, porosidad, degradación y velocidad de hinchamiento. La resistencia a la compresión de los andamios de mezclas ternarias (Q/Ge/PVA) mejoró en comparación con los andamios de mezcla binaria (Ge / PVA); se observó un aumento en el módulo de Young y en la resistencia a la compresión con el aumento de la proporción en peso de la gelatina. La resistencia a la compresión más alta alcanzó los 101,6 Pa. Todas las muestras tuvieron una buena estructura de red tridimensional. El porcentaje de porosidad de las mezclas ternarias fue superior al 80 %, mientras que en los controles la porosidad varió entre 55,6 ± 9,6 – 90,6 ± 1,5 %. Las microestructuras están interconectadas con micro y macroporos que se distribuyen uniformemente en la superficie y la distribución del tamaño de diámetros de poros en las mezclas ternarias fue (0,6 - 265 μm) y en los controles (0,8 -248 μm). Se presentaron diferencias significativas (p<0,05) en las mezclas ternarias comparadas con los controles en cuanto a la distribución de diámetros de poros. Los andamios de mezclas ternarias presentaron tasas controlables de pérdida de masa en comparación con los andamios de mezclas binarias. La capacidad de hinchamiento de las muestras aumentó con el aumento de la proporción en peso de quitosano. Los andamios de quitosano, gelatina, PVA mostraron una leve citotoxicidad para las células BRIN-BD11. Por lo tanto, estos andamios muestran un potencial prometedor para mejorar la viabilidad de las células β in vitro
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    PublicaciónAcceso abierto
    Evaluación de un extracto de Psidium araca como agente reductor en la síntesis de nanobarras de oro con potencial uso en aplicaciones en salud
    (Universidad EIA, 2023) Patiño González, María Camila; Agudelo Pérez, Natalia Andrea; Echeverri Cuartas, Claudia Elena; Agudelo Pérez, Natalia Andrea
    RESUMEN: las nanobarras de oro (AuNR) de caracterizan por ser nanomateriales anisotrópicos con propiedades ópticas que interaccionan en el infrarrojo cercano NIR, lo que las hace muy interesantes para el área de la salud. Estas partículas se sintetizan a partir de materiales como el ácido cloraúrico (HAuCl4), nitrato de plata (AgNO3), bromuro de hexadeciltrimetilamonio (CTAB), ácido ascórbico (AA) y borohidruro de sodio (NaBH4). Existen dos métodos esenciales para sintetizar nanobarras de oro: mediado por semilla y sin semilla. El primero se caracteriza por ser un método donde se preparan dos soluciones para la formación de las AuNR. No obstante, los autores demostraron que este método presenta ciertas desventajas en la reproducibilidad de las nanopartículas, por lo que optimizaron en un solo paso, llevándolo a un método sin semilla, el cual ha demostrado ser más eficiente frente a la síntesis de AuNR. Una de las características de este método, es que se ha utilizado para la biosíntesis de AuNR, reemplazando el AA de la síntesis tradicional por polifenoles con buenas propiedades antioxidantes como ácido gálico y resveratrol, como compuestos puros. Sin embargo, aún no se ha reportado el uso de extractos acuosos a partir de frutas como agentes reductores en la biosíntesis de AuNR, ya que no se ha planteado una metodología que caracterice las propiedades de los extractos. Teniendo en cuenta lo anterior, para esta investigación se desarrolló una metodología de biosíntesis de AuNR con un extracto acuoso de Psidium araca (guayaba agria). Primero, en la etapa 1 se realizó un estudio de la capacidad antioxidante en tiempo de cada parte de la fruta (pulpa y cáscara), utilizando 4 técnicas colorimétricas: cantidad de fenoles totales, ABTS, FRAP y DDP. Posteriormente, en la etapa 2 se utilizó el extracto acuoso seleccionado y se llevaron a cabo dos diseños de superficie de respuesta, para encontrar la ecuación del modelo que indicaran los parámetros óptimos para obtener una AuNR con una banda de plasmón superficial en 808 nm, para una posible aplicación en salud. Por último, en la etapa 3 se evaluó la viabilidad celular de las AuNR por MTT con células NIH3T3. Primero, en la etapa 1, se analizaron los resultados de los experimentos de la capacidad antioxidante en Minitab® por medio de diseño factorial de múltiples niveles, y, se encontró que la cáscara presentó la mayor capacidad antioxidante durante el periodo del ensayo. Posteriormente, se llevó a cabo la etapa 2 utilizando el extracto acuoso de cáscara de guayaba agria, a partir de los diseños experimentales planteados. Para obtener una AuNR con una banda longitudinal en 808 nm, se escogieron los siguientes factores: tiempo = 48 h, HAuCl4 = 40 mM, AgNO3 = 30 mM, extracto = 30 mg/mL y NaBH4 = 10 mM. Por último, en la etapa 3, se determinó que las células no presentaron un efecto citotóxico en una concentración de AuNR 0,002 μL/mL medio. En conclusión, en este trabajo de investigación desarrolló una metodología para la biosíntesis de AuNR utilizando un extracto acuoso de Psidium araca como agente reductor, para una posible aplicación en salud.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Hidrogeles inyectables con curcumina con potencial aplicación en el tratamiento de cáncer de mama
    (Universidad EIA, 2025) Córdoba Gualmatán, Eduard Alexander; Agudelo Pérez, Natalia Andrea; Echeverri Cuartas, Claudia Elena
    RESUMEN: El cáncer de mama sigue siendo una de las principales causas de muerte a nivel mundial. Aunque existen diversos tratamientos para las pacientes que padecen esta enfermedad, los efectos secundarios asociados afectan negativamente su calidad de vida. Por ello, desarrollar nuevas terapias contra el cáncer sigue siendo un desafío en el ámbito de la salud. Una de las estrategias más prometedoras en los últimos años son los sistemas híbridos, que combinan las propiedades únicas de hidrogeles inyectables y nanopartículas, permitiendo tratamientos locales prolongados usando compuestos anticancerígenos como la curcumina. En este estudio, se evaluó un sistema híbrido compuesto por nanopartículas de PLA-b-PEG cargadas con curcumina y un hidrogel inyectable de carboximetil quitosano–agarosa oxidada. Las modificaciones químicas de los polímeros base se realizaron exitosamente mediante oxidación y carboximetilación, confirmadas por FTIR y 1H RMN. El hidrogel obtenido mostró propiedades físicas y mecánicas ideales para aplicaciones biomédicas, como una estructura de gel estable a temperatura fisiológica (37 ºC), lo que garantiza que no se desplazará hacia tejidos cercanos tras su implantación. Además, demostró facilidad de inyección con agujas calibre 21 G, requiriendo fuerzas inferiores a 30 N, lo que asegura una administración rápida y cómoda. También, presentó alta flexibilidad, resistencia a la compresión y un módulo de rigidez similar al tejido mamario, lo que sugiere una adecuada compatibilidad biomecánica. Su capacidad de hinchamiento alcanzó hasta un 3.000 % sin alterar su geometría ni tamaño, además de mantener una alta estabilidad en PBS, mostrando poca degradación en medios acuosos. Además, la formación de enlaces dinámicos tipo imina proporcionó propiedades de autorreparación en 48 h, una propiedad favorable para materiales implantables. Asimismo, la incorporación de curcumina y nanopartículas no alteró significativamente las propiedades estructurales ni funcionales del hidrogel. Por otra parte, las nanopartículas de PLA-b-PEG, sintetizadas mediante nanoprecipitación, alcanzaron tamaños promedio de 70,30 ± 2,86 nm, un PDI de 0,192 ± 0,037 y una carga superficial de -19,81 ± 1,58 mV, características que garantizan estabilidad coloidal y biocompatibilidad. Además, lograron una eficiencia de encapsulación del 62,13 %, mejorando notablemente la solubilidad de la curcumina en medios acuosos. En condiciones de pH fisiológico (7,4) y tumoral (6,5), el sistema híbrido mantuvo comportamientos de hinchamiento y degradación similares a los del hidrogel sin curcumina, demostrando estabilidad frente a variaciones de pH. En cuanto a la liberación de curcumina, las nanopartículas fueron las más eficaces, alcanzando un 51,4 % en 96 h. En comparación, el hidrogel y el sistema híbrido presentaron liberaciones más lentas y controladas, con valores máximos de 9,96 % y 5,84 %, respectivamente. Estas diferencias reflejan la influencia de barreras físicas adicionales en el hidrogel y el sistema híbrido, que prolongan la liberación. Los mecanismos de liberación variaron entre sistemas: las nanopartículas y el sistema híbrido se ajustaron al modelo de Higuchi, predominando la difusión, mientras que el hidrogel siguió un modelo de Peppas, indicando difusión fickiana y posible erosión de la matriz. Todos los sistemas protegieron eficazmente la curcumina de la degradación, demostrando que son plataformas prometedoras para terapias contra el cáncer de mama.