Publication: Matriz ósea desmineralizada como material óseo inyectable para aplicaciones en regeneración ósea
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Abstract in spanish
RESUMEN: Actualmente los defectos relacionados con el tejido óseo se deben al alto número de personas que sufren enfermedades como osteoporosis y cáncer, traumatismos que generen fracturas y dificultades odontológicas. Desde la ingeniería biomédica y el área de biomateriales, se han desarrollado materiales como los sustitutos e injertos óseos, que se encargan de regenerar y promover el crecimiento de tejido nuevo alrededor de una zona lesionada. La mayoría de estos materiales se presentan como polvos, granos y minerales sintetizados a partir de componentes biológicos y sintéticos, que simulan la estructura básica del hueso. Sin embargo, estudios recientes han propuesto que existe un alto potencial de aplicaciones relacionados con los materiales inyectables que contienen estos componentes, con el fin de mejorar las terapias actuales en regeneración ósea. No obstante, aún se busca la manera de que estos materiales inyectables tengan propiedades mecánicas, estructurales y biológicas correctas. En este proyecto, se fabricó un material óseo inyectable a partir de matriz ósea desmineralizada (DBM) con un tamaño de partícula de 300 a 500 μm. El objetivo principal es obtener un material con propiedades morfológicas, estructurales y biológicas, para la regeneración del tejido óseo. En primer lugar, se realizó una revisión bibliográfica con el fin de encontrar las propiedades correctas para fabricar el inyectable, y, posteriormente, realizar diferentes ensayos de caracterización para demostrarlo. Se diseñó una tabla donde se presentaron cada uno de los posibles requerimientos, con su respectiva calificación. Luego, se fabricaron dos tipos de formulaciones para obtener el material inyectable, las cuales fueron comparadas entre sí, de acuerdo con los ensayos de caracterización que determinan propiedades como inyectabilidad, pruebas mecánicas, SEM - EDX, FTIR, bioactividad, degradación, porosidad y citotoxicidad. Los resultados demostraron que el material óseo inyectable con formulación 2, presenta mejores propiedades como posible sustituto óseo inyectable. Se encontró que el material es inyectable con una fuerza de extrusión menor a 100 N. Además, se confirmó que este material tiene una interacción bioactiva con las moléculas de la superficie cuando aparecen los iones de calcio y fósforo en el análisis SEM - EDX, y su degradación fue controlada. Así mismo, se demostró que tiene un bajo efecto citotóxico gracias a un porcentaje de viabilidad celular superior al 70%. Finalmente se concluye que la interacción entre DBM, minerales de calcio y materiales poliméricos demuestran obtener un alto potencial para el desarrollo de materiales óseos inyectables, gracias a su estabilidad, degradación, bioactividad y las ventajas osteoregenerativas que aporta a la aplicación deseada.
Abstract in english
ABSTRACT: Nowadays, the main bone defects that occur in people suffering from many diseases are osteoporosis, cancer, and accidents, causing fractures and dental difficulties. In the area of biomaterials, scientists have developed different materials such as bone grafts, which are responsible for regenerating and promoting the growth of new tissues around the defect area. Most of these substitutes are grains, powders, and structures made from biological and synthetic materials that simulate the basic bone structure. High expectations have recently been raised with injectable grafts, however, to improve current therapies in orthopedic surgeries. Nevertheless, the search is still ongoing for ways to make these injectable grafts have the correct mechanical, structural, and biological properties. In this project, an injectable bone material was fabricated from demineralized bone matrix with a particle size of 300 - 500 μm. The principal objective was that the material should have the properties indicated for bone tissue regeneration. First, a review literature search was conducted to find the correct properties to make the injectable material and different characterized assays to show it. It was designed as a qualitative table where ideas were presented with a level of importance. Then, two types of formulations were manufactured to obtain the injectable material, and subsequently compared with each other, according to the characterization tests that determine properties such as injectability, mechanical tests, SEM - EDX, FTIR, bioactivity, degradation, porosity, absorption, and cytotoxicity. The results showed that the injectable bone material with formulation 2 has better properties as a possible injectable bone substitute. The material was found to be injectable with an extrusion force less than 100 N. In addition, it was confirmed that this material has a bioactive interaction with the surface molecules when calcium and phosphorus ions appear in the SEM-EDX analysis, and its degradation was controlled. Likewise, it was shown that it has a low cytotoxic effect thanks to a cell viability percentage higher than 70%. Finally, it is concluded that the interaction between DBM, calcium minerals and polymeric materials show a high potential for the development of injectable bone materials, thanks to its stability, degradation, bioactivity and the osteoregenerative advantages that it brings to the desired application.